- BANDAS
- CADENAS
- ENGRANES
- RODAMIENTOS
- POLEAS
- FLECHAS
- CATARINAS
- LUBRICACION
TRANSMISIÓN DE POTENCIA
Una transmisión mecánica de potencia es aquella que transmite de una fuente de potencia a otra máquina mecánica, incrementando,manteniendo, o decreciendo la velocidad y el torque. En estos sistemas la potencia NO cambia a menos que se utilicen métodos eléctricos o electrónicos de variación. La potencia es la cantidad de energíao trabajo que se transporta o consume en una cantidad de tiempo. Ejemplo: Un ciclista con su bicicleta; El ciclista proporciona la potencia ( a través de sus piernas a los pedales las calorías quequema son la energía, en función de su esfuerzo quemará más o menos calorías, esto quiere decir que estará dando más o menos potencia, y el elemento conducido son, en este caso los pedales, quetransfieren este trabajo a las catarinas a través de la cadena que transfiere el movimiento a la llanta trasera.
BANDAS
Los elementos de máquinas
flexibles, como bandas, cables o cadenas,
se utilizan para la transmisión de
potencia a distancias comparativamente grandes.
Cuando se emplean estos elementos, por lo
general, sustituyen a grupos de engranajes,
ejes y sus cojinetes o a dispositivos
de transmisión similares. Por lo tanto,
simplifican mucho una máquina o instalación
mecánica, y son así, un elemento
importante para reducir costos.
Además son elásticos y
generalmente de gran longitud, de modo
que tienen una función importante en la
absorción de cargas de choque y en
el amortiguamiento de los efectos de
fuerzas vibrantes. Aunque esta ventaja es
importante en lo que concierne a la
vida de una máquina motriz, el
elemento de reducción de costos suele
ser el factor principal para seleccionar
estos medios de transmisión de potencia, y
en el presente trabajo queremos recopilar alguna información un tanto básica
sobre un tipo en especial de elementos; bandas y las poleas. Veremos algunos
tipos, su funcionamiento algunas ventajas y desventajas, la representación en
plano y la Norma Técnica Colombiana (NTC) por la cual se rigen.
TRANSMISION POR BANDAS
Las
transmisiones por banda, en su forma más sencilla, consta de una cinta colocada
con tensión en dos poleas: una motriz y otra movida. Al moverse la cinta
(banda) trasmite energía desde la polea motriz a la polea movida por medio del
rozamiento que surge entre la correa y las poleas.
Se emplea en arboles paralelos si el giro de estos
es en un mismo sentido. Es el tipo de transmisión más difundida.
Se emplea en arboles paralelos si el giro de estos
es en sentido opuesto.
Se emplea si los arboles se cruzan generalmente a
90°.
Se emplea cuando es imposible desplazar las poleas
para el tensado de las bandas y se deseas aumentar el ángulo de contacto en la
polea menor.
Se emplea cuando es imposible desplazar las poleas
para el tensado de las bandas. En casos en los que se pueda disminuir el ángulo
de contacto en la polea menor, produce una mejora en la vida útil de la banda.
Se emplea para transmitir el movimiento desde un
árbol a varios árboles que están dispuestos paralelamente.
Las bandas se distinguen por la forma de la sección
transversal, por la construcción, material y tecnología de fabricación, pero el
rasgo más importante que determina la construcción de las poleas y de toda la transmisión,
es la forma de la sección transversal de la correa. En función de la forma de
la sección transversal, las correas de transmisión son clasificadas como:
·
Bandas Planas.
·
Bandas Especiales o en V.
·
Bandas Redondas.
·
Bandas Eslabonadas.
·
Bandas Dentadas.
·
Bandas Nervadas o poli V.
Las transmisiones de banda plana ofrecen
flexibilidad, absorción de vibraciones, transmisión eficiente de potencia a
altas velocidades, resistencia a atmosferas abrasivas y costo comparativamente
bajo. Estas pueden ser operadas en poleas relativamente pequeñas y pueden ser
empalmados o conectados para funcionamiento sinfín.
Las bandas planas de transmisión de potencia se
dividen en tres clases:
Convencionales:
Bandas planas ordinarias sin dientes, ranura o entalladura.
Bandas planas ordinarias sin dientes, ranura o entalladura.
Ranuradas o Entalladuras:
Bandas planas básicamente modificadas que proporcionan las ventajas de otro tipo de producto de transmisión, por ejemplo, bandas en V.
Bandas planas básicamente modificadas que proporcionan las ventajas de otro tipo de producto de transmisión, por ejemplo, bandas en V.
De mando positivo:
Bandas planas básicas modificadas para eliminar la necesidad de fuerza de fricción en la transmisión de potencia.
Bandas planas básicas modificadas para eliminar la necesidad de fuerza de fricción en la transmisión de potencia.
Las bandas en general se hacen de dos tipos: bandas
reforzadas, las cuales utilizan un miembro de tensión para obtener
resistencia, y las bandas no reforzadas, las
cuales dependen de la resistencia a la tensión de su material básico.
CADENAS
En muchos casos, y por diversas causas, en que no pueden
utilizarse las transmisiones por correa, estas se pueden sustituir por las
transmisiones por cadenas, constituidas por cadenas de eslabones articulados
que se adaptan a ruedas dentadas, que hacen el efecto de poleas, formando un
engrane. Es aplicable cuando las distancias entre los centros de los árboles
conductor y conducido es demasiado corta para usar correas y demasiado largas
para utilizar engranajes.
Las principales
ventajas de su utilización son:
• No presenta deslizamiento, i = cte.
• Es compacta y no requiere tensión inicial como en el caso
de las correas.
• Si esta bien diseñada es mucho más duradera que las
correas.
• Permite trabajar con menores distancias entre centros de
poleas, con la consiguiente ventaja económica.
• Ante una rotura de uno o varios eslabones es de fácil
arreglo.
• Son poco sensibles al medio en que trabajan.
Las principales
desventajas son:
• Solo aplicable cuando los ejes son paralelos, pueden ser
varios, pero en todos los casos las ruedas dentadas deben estar en el mismo
plano.
• Preferentemente los ejes deben ser horizontales, para
evitar el uso de apoyos laterales para la cadena.
• Son más costosas que las transmisiones a correas.
• Necesitan un buen mantenimiento, con limpiezas periódicas
y lubricación adecuada.
• Para absorber los alargamientos deben disponerse los ejes
de modo que pueda tensarse la cadena o bien montar un piñón tensor en el ramal
flojo.
Las transmisiones por
cadenas pueden disponerse para índices de transmisión hasta imax = 8, o algo
mas para pequeñas potencias, procurando que el ángulo abrazado en la rueda
pequeña no sea inferior a 120o
. Las cadenas se construyen en acero de cementación o de
bonificación, salvo las que se construyen de fundición maleable y en diversas
formas y dimensiones, adecuadas al trabajo que deben realizar. El desgaste de
las articulaciones produce un alargamiento permanente y sucesivo en la cadena,
que puede ser hasta un 3% aproximadamente.
1- Se distinguen los
siguientes tipos:
Cadenas de bulones de
acero, según DIN 654, Figura 17a. De fundición maleable, en pasos de 32 a 150
mm para esfuerzos de tracción desde 153 Kg ( 1500 N) a 1.224 Kg ( 12.000 N). Se
encuentran en maquinas agrícolas e instalaciones de elevación y transporte.
Cadenas articuladas
desmontables, según DIN 686, Figura 17b. De fundición maleable, en pasos desde
22 a 148 mm, para esfuerzos de tracción desde 30,6 Kg. ( 300 N) a 327 Kg. (
3.200 N). También utilizadas en máquinas agrícolas e instalaciones de elevación
y transporte.
Cadenas
“Galle”, según DIN 8150 y 8151. Figura 17c. Sus eslabones están articulados
sobre bulones. La pequeña superficie de la articulación permite solamente
velocidades de la cadena hasta 0,5 m/seg y se utiliza en ascensores y en
aparatos elevadores.
En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto. Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un diente.
Con el tornillo sin fin y rueda dentada podemos transmitir fuerza y movimiento entre ejes perpendiculares.
La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del tornillo y del número de dientes de la rueda.
Si el tornillo es de una sola entrada, cada vez que éste de una vuelta avanzará un diente.
La expresión por la que se rige este mecanismo es similar a la indicada anteriormente para las ruedas dentadas teniendo en cuenta el número de entradas del tornillo como elemento motor en este caso.
TIPOS DE ENGRANES
La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:
Ejes paralelos:
• Cilíndricos de dientes rectos
• Cilíndricos de dientes helicoidales
• Doble helicoidales
Ejes perpendiculares
• Helicoidales cruzados
• Cónicos de dientes rectos
• Cónicos de dientes helicoidales
• Cónicos hipoides
• De rueda y tornillo sinfín
RODAMIENTOS
Los Rodamientos mueven el mundo, estan practicamente en cualquier componente que tenga movimiento, ya sean plasticos, ceramicos, de metales, etc... grandes o pequeñisimas partes en el día a día estan funcionando... únete a esta pagina aporta lo que desees.
Desde el punto de vista cinemático, pueden clasificarse los rodamientos en tres categorías:
Rodamientos Según el tipo de elementos rodantes utilizados:
1. Rodamientos de bolas.
Son adecuados para altas velocidades, alta precisión, bajo par torsional, baja vibración. BOLA ESFÉRICA
2. Rodamientos de rodillos.
Los rodillos pueden ser de diferentes formas: cilíndricos, cónicos, forma de tonel (la generatriz es un arco de circunferencia) y de agujas (cilindros de gran longitud y pequeno diámetro). Se caracterizan por tener una gran capacidad de carga, asegurando una vida y resistencia a la fatiga prolongadas. Cilindrico conico forma de tonel forma de aguja otros aspectos relativos a la clasificación de los rodamientos pueden ser: número de hileras, de elementos rodantes (una o varias); desmontable o no-desmontable, según que los anillos puedan ser desmontados o no; disponibilidad de orificio de engrase, etc.
Los rodamientos durante tienen una amplia relación de la alta temperatura con la vida útil del rodamiento. Para calcular al vida de un rodamiento y así evitar perdidas de tiempo en compras y reemplazo generalmente se hace atravez de analisis de vibración analisis de lubricación o de aceite. cualquier aumento en la fricción o cargas incrementa la Temperatura haciendo que el rodamiento se desgaste.
1. La identificación más rápida de falla en un rodamiento usando análisis de vibración. Las senales aparecen en la frecuencia ultrasónica de alrededor de 250Hz a 350Hz. En este punto hay un aproximado entre un 10% a un 20% de vida remanente en el rodamiento.
2. La falla del rodamiento comienza a "sonar" y su señal de frecuencia natural (500Hz a 2000Hz) aparece en la primer harmónica de falla de rodamiento. 5% a 10% de vida remanente.
3. Las harmónicas de fallas de rodamientos en la frecuencia fundamental ahora son aparentes. Danos en pista interior como exterior son visibles, el incremento de temperatura es aparente. 1% a 5% de vida remanente del rodamiento.
4. El fallo del rodamiento es percibido por una alta vibración. La fundamental y la harmónica de hecho disminuye, el ruido ultrasónico casual se incrementa, la temperatura se eleva de manera rápida.
Los engranajes abiertos son usualmente lubricados con aceites. Para asegurar que los aceites no se salgan a altas velocidades, se utilizan lubricantes viscosos conteniendo aditivos adherentes. Las grasas también pueden ser usadas. Los engranajes cerrados son generalmente lubricados con aceite. Siempre están soportados por cojinetes de tal forma que él lubricante debe ser adecuado tanto para engranajes como para cojinetes. Aceites minerales sin aditivos son suficientes para muchas situaciones. A altas velocidades, los aceites con bajas viscosidades, antioxidantes y agentes antiespumantes pueden ser necesarios. Lubricantes para engranajes con más carga deben contener aditivos de extrema presión. Los aceites que contienen aditivos de extrema presión (EP) son utilizados para engranajes trabajando bajo las cargas más pesadas, particularmente si se espera tener cargas de choque.
Rodamientos Según el tipo de elementos rodantes utilizados:
1. Rodamientos de bolas.
Son adecuados para altas velocidades, alta precisión, bajo par torsional, baja vibración. BOLA ESFÉRICA
2. Rodamientos de rodillos.
Los rodillos pueden ser de diferentes formas: cilíndricos, cónicos, forma de tonel (la generatriz es un arco de circunferencia) y de agujas (cilindros de gran longitud y pequeno diámetro). Se caracterizan por tener una gran capacidad de carga, asegurando una vida y resistencia a la fatiga prolongadas. Cilindrico conico forma de tonel forma de aguja otros aspectos relativos a la clasificación de los rodamientos pueden ser: número de hileras, de elementos rodantes (una o varias); desmontable o no-desmontable, según que los anillos puedan ser desmontados o no; disponibilidad de orificio de engrase, etc.
Los rodamientos durante tienen una amplia relación de la alta temperatura con la vida útil del rodamiento. Para calcular al vida de un rodamiento y así evitar perdidas de tiempo en compras y reemplazo generalmente se hace atravez de analisis de vibración analisis de lubricación o de aceite. cualquier aumento en la fricción o cargas incrementa la Temperatura haciendo que el rodamiento se desgaste.
1. La identificación más rápida de falla en un rodamiento usando análisis de vibración. Las senales aparecen en la frecuencia ultrasónica de alrededor de 250Hz a 350Hz. En este punto hay un aproximado entre un 10% a un 20% de vida remanente en el rodamiento.
2. La falla del rodamiento comienza a "sonar" y su señal de frecuencia natural (500Hz a 2000Hz) aparece en la primer harmónica de falla de rodamiento. 5% a 10% de vida remanente.
3. Las harmónicas de fallas de rodamientos en la frecuencia fundamental ahora son aparentes. Danos en pista interior como exterior son visibles, el incremento de temperatura es aparente. 1% a 5% de vida remanente del rodamiento.
4. El fallo del rodamiento es percibido por una alta vibración. La fundamental y la harmónica de hecho disminuye, el ruido ultrasónico casual se incrementa, la temperatura se eleva de manera rápida.
Poleas
Una forma de
transmisión de movimiento es a través de sistemas de poleas. Todas las poleas
están balanceadas estáticamente para proporcionar genuinas tolerancias de
funcionamiento a velocidades más elevadas. También está
disponible balanceo dinámico a pedido. Todas las poleas hasta 300 mm (12 pulg)
de diámetro exterior se proveen en cajas; las que pesan más de 30 kg (66 lbs)
están montadas sobre una base.
Las poleas no son más que una rueda (llanta)
con un agujero en su centro para acoplarla a un eje en torno al cual giran. Para asegurar el
contacto entre polea y correa se talla en la polea un canal o garganta que
"soporta" a la correa.
En un sistema
de transmisión de poleas son necesarias dos de ellas:
· Una conductora, de entrada o motora, que va solidaria a un eje movido
por un motor.
· otra conducida, de salida o arrastrada, también acoplada a un eje y que
es donde encontraremos la resistencia que hay que vencer.
En la imagen de la derecha vemos como se representa
un sistema de transmisión de movimiento por poleas.
El movimiento que se transmite a la
rueda conducida tiene el mismo sentido que el movimiento de la rueda conducida,
mientras que su módulo, como veremos más adelante, depende de los diámetros de
las poleas.
Si nos interesa que el sentido
de giro transmitido se invierta, deberemos cruzar la correa.
La colocación de la correa de manera correcta en el canal
o ranura de la polea influye considerablemente en el rendimiento de la
transmisión y en la vida útil de la correa.
Para conseguir una buena colocación de la correa en la
ranura de las poleas es condición imprescindible un perfecto alineamiento entre
poleas. Para ello es necesario que los ejes del motor sean paralelos y que la
correa trabaje perpendicularmente a dichos ejes.
Es síntoma de que existe un mal alineamiento entre poleas
cuando uno de los flancos de la correa está más desgastado que el otro, o que
un lado del canal aparece más pulido que el otro. Un ruido constante de la
transmisión o un calentamiento excesivo de los rodamientos son también síntomas
de un mal alineamiento entra poleas.
Por otro lado, como ya se ha indicado, la correa en
"V" trabaja por rozamiento entre los flancos laterales de la correa y
las paredes del canal de la polea. Es por ello muy importante que los flancos
de la polea se presenten perfectamente lisos y limpios. La presencia de
suciedad o de partículas de polvo en la polea es muy perjudicial al convertirse
en abrasivos que terminan desgastando a la superficie de la correa.
La posición correcta de la correa será aquella en la que
su base mayor quede por encima de la polea, lo cual va a asegurar un contacto
continuo entre la ranura y los flancos de la correa. En ningún caso la correa
debe tocar el fondo del canal de la polea, dado que de producirse, la correa
empezaría a patinar, y esto provocaría su desgaste inmediato.
Por ello, en poleas con canales muy gastados deben ser
reemplazadas de inmediato, dado que las correas pueden tocar el fondo del canal
lo que terminaría "quemando" la correa y perdería su capacidad de
transmitir la potencia.
Toda transmisión por correas
flexibles debe ofrecer la posibilidad de ajustar la distancia entre centros de
poleas, es decir, de poder variar la distancia que separa los ejes de giro de
las distintas poleas que permita realizar las siguientes operaciones:
- hacer posible el montaje
inicial de la correa sin forzarla;
- una vez montada, poder realizar
la operación de tensado inicial;
- durante la vida útil de la
correa, para poder compensar el asentamiento de la correa o su alargamiento que
se produce por el uso.
Flechas
Una flecha o eje es el componente de los dispositivos
mecánicos que transmite energía rotacional y potencia. Es partes integral de
dispositivos o artefactos como reductores de velocidad tipo engrane, impulsores
de banda o cadena, transportadores, bombas, ventiladores, agitadores y muchos
tipos de equipo para automatización. En el proceso de transmitir potencia a una
velocidad de giro o velocidad rotacional específica, el eje se sujeta, de
manera inherente, a un momento de torsión o torque.
Una flecha es un elemento rotatorio,
por lo general de sección transversal circular que se emplea para transmitir
potencia o movimiento.
Flecha de entrada y salida: estas flechas son usadas para transmitir potencia y conectar a los componentes en movimiento esta flecha pasa desde un embrague en la parte trasera de la transmisión a través de la flecha de entrada hasta la cubierta del convertidor de torsión la cual incluye el volante y el impulsor en la frente de transmisión.
Flecha de entrada y salida: estas flechas son usadas para transmitir potencia y conectar a los componentes en movimiento esta flecha pasa desde un embrague en la parte trasera de la transmisión a través de la flecha de entrada hasta la cubierta del convertidor de torsión la cual incluye el volante y el impulsor en la frente de transmisión.
Las flechas de
fibra de carbón Ultrashaft
Catarinas
Las cadenas de
transmisión de potencia conducen y son conducidas por ruedas dentadas llamadas
“ruedas catarinas”.
Ese término es empleado en mecánica industrial
y se refiere a un engrane de dientes en V es utilizado en maquinaria como
máquinas de tortillerías, cortadoras, troquel adoras etc. también es usado en
mecánica de motocicletas para la transferencia de poder.
Como aquí se muestra un
ejemplo de una Catarina y sus descripciones físicas:
Definición:
- Con el fin de que la rueda dentada tenga una
larga vida y una operación suave se recomienda que el numero de dientes sea
mayor a 17 pero menor de 67.
- En los
casos de que por limitación de espacio
se este trabajando a velocidades bajas se puede utilizar a una cantidad
menor a 17 dientes. La selección de la ruedas no debe exceder de 7 la relación
de velocidad.
- La distancia central entre los ejes de las ruedas
dentadas debe de ser entre 30 y 50pasos aproximadamente (30 a 50 veces el paso
de la cadena).
- El arco de contacto de la cadena en la rueda
dentada mas pequeño debe de ser menor de 120.
- En condiciones normales la rueda dentada mas
grande no debe tener mas de 120 dientes.
- Se recomienda que la línea central de las ruedas
sea horizontal.
- La longitud de la cadena debe ser múltiplo
completo del paso y se recomienda un numero par de pasos. la distancia central
debe hacerse ajustable para adaptar la longitud de la cadena y compensar
tolerancias y desgaste un juego excesivo en el lado flojo debe evitarse,
sobretodo en transmisiones no horizontales.
Bases para la selección de
una transmisión por cadena:
La
especificación de elación a su capacidad para transmitir potencia se considera
principalmente, a fatiga de las placas de los eslabones, el impacto de los
rodamientos conforme se enlazan con los dientes de la rueda dentada y
raspaduras que puedan existir entre os pernos de cada eslabón.
Principales fallos en las
ruedas para cadenas de rodillos:
Las ruedas
catarinas representan distintos tipo de fallas en su geometría debido
principalmente, al contacto que tiene con la cadena. Estas fallas pueden darse
de las siguientes maneras.
a)
Por
condiciones normales de servicio.
Al igual de los
eslabones de la cadena las ruedas también sufren un desgaste normal, el cual
esta caracterizado por la aparición de una acanaladura en el fondo del diente
de tal forma que adquiere la apariencia de un gancho.
b)
errores
en el montaje.
las fallas que
se presentan por un mal montaje.
1- Cuando la cadena eta demasiado tenza, provoca
sobrecargas que puede llevar a rapturas por fatiga o desgastes exesivos.
2- Cuando la cadena esta demasiado floja se presenta
el fenómeno de salto dela cadena que conlleva a desgastes y a una posible
raptura.
Comparación de las ruedas
para cadenas de rodillos y los engranes de dientes rectos:
sin duda alguna,
dentro de los engranes y los engranajes de talla recta son los mas populares
por su relativa sencillez y facilidad para fabricarse e instalarse dentro de
una transmisión de potencia, motivo por el cual sus dientes se toman como
referencia para realizar una comparación con los de las ruedas catarinas.
Entre las
principales similitudes que hay entre ambas ruedas es que ambos contienen los
círculos de paso, exterior y el de raíz, también hacen referencia a una cabeza
y a una raíz o pie, además de tener asociados un paso o separación entre
dientes adyacentes.
La lubricación:
Es de
fundamental importancia para la operación satisfactoria de una transmisión por
cadena, los fabricantes cabe mencionar mencionan el tipo de método de
lubricación para combinaciones particulares de tamaño de cadena, tamaño de
rueda dentada y velocidad.
Por otro lado
existen tablas donde se muestra la potencia indica para distintos tamaños de
cadena estándar, en estas se observan características como las descritas a
continuación:
1- Por lo regular los datos se basan en la velocidad
de la rueda dentada mas pequeña.
2- Para una velocidad en particular, la capacidad de
potencia se incrementa a relación del número de dientes de la rueda dentada.
Mientras mayor sea el número de dientes más grande será el diámetro de la rueda
dentada.
3- Para un tamaño particular de rueda dentada, con
un numero especifico de dientes, la capacidad de potencia aumenta en función al
incremento de velocidad.
4- Las especificaciones comúnmente corresponden a un
solo tramo de la cadena. Si bien tramos múltiples incrementan la capacidad de
potencia, no proporcionan un múltiplo directo de la capacidad en las tablas.
Varios tipos de catarinas:
Ejemplo de la utilización de catarinas:
Cualquier procedimiento que reduzca la fricción entre dos
superficies móviles es denominado lubricación.
Cualquier material utilizado para este propósito es conocido como lubricante.
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 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. La resistencia al movimiento no está gobernada por la fuerza
requerida para separar las rugosidades de las dos superficies y poder moverse. En su lugar, esta resistencia está
determinada por la fuerza necesaria para deslizar las capas de lubricante una
sobre otra.
Las consecuencias de la
lubricación
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.
Las
siguientes son las dos más importantes:
· Lubricación mixta o de
película delgada:
Existe cuando las superficies móviles están separadas por una película de lubricante continua con espesor comparable a la rugosidad de las superficies. Esta carga entonces está soportada por una mezcla de presión de aceite y los contactos entre superficies de tal forma que las propiedades de este régimen de lubricación son una combinación tanto de lubricación hidrodinámica como límite.
Existe cuando las superficies móviles están separadas por una película de lubricante continua con espesor comparable a la rugosidad de las superficies. Esta carga entonces está soportada por una mezcla de presión de aceite y los contactos entre superficies de tal forma que las propiedades de este régimen de lubricación son una combinación tanto de lubricación hidrodinámica como límite.
· La lubricación
elastohidrodinámica:
Es un tipo especial de lubricación hidrodinámica la cual se puede desarrollar en ciertos contactos con altas cargas, tales como cojinetes y algunos tipos de engranajes. En estos mecanismos él lubricante es arrastrado hacia el área de contacto y luego sujeto a muy altas presiones a medida que es comprimido bajo carga pesada. El incremento de la presión tiene dos efectos. En primer lugar causa él incremento en la viscosidad del lubricante y por lo tanto un aumento en su capacidad de soportar cargas. En segundo lugar, la presión deforma las superficies cargadas y distribuye la carga sobre un área mayor.
Es un tipo especial de lubricación hidrodinámica la cual se puede desarrollar en ciertos contactos con altas cargas, tales como cojinetes y algunos tipos de engranajes. En estos mecanismos él lubricante es arrastrado hacia el área de contacto y luego sujeto a muy altas presiones a medida que es comprimido bajo carga pesada. El incremento de la presión tiene dos efectos. En primer lugar causa él incremento en la viscosidad del lubricante y por lo tanto un aumento en su capacidad de soportar cargas. En segundo lugar, la presión deforma las superficies cargadas y distribuye la carga sobre un área mayor.
Los
lubricantes no solamente deben lubricar. En la mayoría de las aplicaciones
deben refrigerar, proteger, mantener la limpieza y algunas veces llevar a cabo
otras funciones.
· Lubricación.
La principal función de un lubricante es simplemente hacer más fácil que una superficie se deslice sobre otra. Esto reduce la fricción, el desgaste y ahorra energía.
La principal función de un lubricante es simplemente hacer más fácil que una superficie se deslice sobre otra. Esto reduce la fricción, el desgaste y ahorra energía.
·
Refrigeración.
Cualquier material que reduzca la fricción actuará como un refrigerante, simplemente, porque reduce la cantidad de calor generada cuando dos superficies rozan una contra otra. Muchas máquinas generan cantidades considerables de calor aún siendo correctamente lubricadas, este calor debe ser eliminado para que la máquina funcione eficientemente. Los lubricantes son frecuentemente usados para prevenir él sobrecalentamiento, transfiriendo calor de las áreas más calientes a las áreas más frías. Quizás el ejemplo más familiar de un lubricante empleado como refrigerante es él aceite utilizado en los motores de nuestros vehículos, pero esta función es vital en muchas otras aplicaciones. Los aceites para compresores, los aceites para turbinas, aceites para engranajes, aceites de corte y muchos otros lubricantes deben ser buenos refrigerantes.
Cualquier material que reduzca la fricción actuará como un refrigerante, simplemente, porque reduce la cantidad de calor generada cuando dos superficies rozan una contra otra. Muchas máquinas generan cantidades considerables de calor aún siendo correctamente lubricadas, este calor debe ser eliminado para que la máquina funcione eficientemente. Los lubricantes son frecuentemente usados para prevenir él sobrecalentamiento, transfiriendo calor de las áreas más calientes a las áreas más frías. Quizás el ejemplo más familiar de un lubricante empleado como refrigerante es él aceite utilizado en los motores de nuestros vehículos, pero esta función es vital en muchas otras aplicaciones. Los aceites para compresores, los aceites para turbinas, aceites para engranajes, aceites de corte y muchos otros lubricantes deben ser buenos refrigerantes.
· Protección contra la corrosión.
Obviamente, un lubricante no debe causar corrosión. Idealmente, debe proteger activamente las superficies que lubrica, inhibiendo cualquier daño que pueda ser causado por el agua, ácidos u otros agentes dañinos que contaminen el sistema. Los lubricantes deben proteger contra la corrosión en dos formas diferentes: Deben cubrir la superficie y proveer una barrera física contra el ataque químico, y además, deben neutralizar los químicos corrosivos que se generen durante la operación del equipo.
Obviamente, un lubricante no debe causar corrosión. Idealmente, debe proteger activamente las superficies que lubrica, inhibiendo cualquier daño que pueda ser causado por el agua, ácidos u otros agentes dañinos que contaminen el sistema. Los lubricantes deben proteger contra la corrosión en dos formas diferentes: Deben cubrir la superficie y proveer una barrera física contra el ataque químico, y además, deben neutralizar los químicos corrosivos que se generen durante la operación del equipo.
· Mantenimiento de la
limpieza.
La eficiencia con la cual una máquina opera es reducida sí su mecanismo sé contamina con polvo y arena, o los productos del desgaste y la corrosión. Estas partículas sólidas pueden incrementar el desgaste, promover más corrosión y pueden bloquear las tuberías de alimentación de lubricante y los filtros. Los lubricantes ayudan a mantener las máquinas limpias y operando eficientemente, limpiando los contaminantes de los mecanismos. Algunos lubricantes, contienen además aditivos que suspenden las partículas y dispersan los contaminantes solubles en el aceite. Esto detiene la acumulación y depósito sobre las superficies de trabajo lubricadas.
La eficiencia con la cual una máquina opera es reducida sí su mecanismo sé contamina con polvo y arena, o los productos del desgaste y la corrosión. Estas partículas sólidas pueden incrementar el desgaste, promover más corrosión y pueden bloquear las tuberías de alimentación de lubricante y los filtros. Los lubricantes ayudan a mantener las máquinas limpias y operando eficientemente, limpiando los contaminantes de los mecanismos. Algunos lubricantes, contienen además aditivos que suspenden las partículas y dispersan los contaminantes solubles en el aceite. Esto detiene la acumulación y depósito sobre las superficies de trabajo lubricadas.
Los
lubricantes utilizados para aplicaciones particulares pueden requerir otras
funciones además de las descritas anteriormente. Por ejemplo:
· Sellado.
El aceite utilizado en motores de combustión interna debe proveer un sellado efectivo entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro. El sellado es también importante en la lubricación de bombas y compresores.
El aceite utilizado en motores de combustión interna debe proveer un sellado efectivo entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro. El sellado es también importante en la lubricación de bombas y compresores.
· Transmisión de Potencia.
Los aceites hidráulicos son usados para la transmisión y control de la potencia, al igual que lubrican el sistema hidráulico.
Los aceites hidráulicos son usados para la transmisión y control de la potencia, al igual que lubrican el sistema hidráulico.
· Aislamiento.
Los aceites de aislamiento son utilizados en los transformadores eléctricos e interruptores de potencia.
Los aceites de aislamiento son utilizados en los transformadores eléctricos e interruptores de potencia.
Hay
básicamente cuatro tipos de materiales que pueden ser usados como lubricante:
· Líquidos.
Distintos líquidos pueden
ser utilizados como lubricantes, pero los más ampliamente utilizados son los
basados en aceites minerales derivados del petróleo. Su fabricación y composición será vista con más detalle
en la próxima sección de este tutorial. Otros aceites utilizados como
lubricantes son los aceites
naturales (aceites animales o vegetales) y los aceites sintéticos.
·
Grasas.
Una grasa es un lubricante
semifluido generalmente elaborado a partir de aceites minerales y agentes espesantes (tradicionalmente
jabón o arcilla), que permite retener el lubricante en los sitios donde se
aplica. Las grasas protegen efectivamente las superficies de
la contaminación externa, sin embargo, debido a que no fluyen
como los aceites, son menos
refrigerantes que éstos y más difíciles de aplicar a una máquina
cuando está en operación.
· Sólidos.
Los materiales utilizados
como lubricantes sólidos son grafito,
bisulfuro de molibdeno y politetrafluoroetileno (PTFE o Teflón). Estos compuestos
son utilizados en menor escala que los aceites y grasas, pero son perfectos
para aplicaciones especiales en condiciones donde los aceites y las grasas no
pueden ser empleados. Pueden ser usados en condiciones extremas de temperatura
y ambientes químicos muy agresivos.
·
Gases.
El aire y otros gases pueden ser empleados como lubricantes en
aplicaciones especiales. Los cojinetes lubricados con aire pueden operar
a altas velocidades, pero
deben tener bajas cargas.
Un ejemplo de lubricación por aire son las fresas de los dentistas.
Toxicidad
Los
lubricantes no deben obviamente causar daño alguno a la salud. Los
lubricantes más habituales usados están basados en aceites minerales altamente
refinados, lo que les hace relativamente poco nocivos, especialmente en exposición limitada. Sin embargo, éstos contienen
aditivos que presentan algún tipo de peligro específico a la salud y seguridad.
En aceites industriales, los aditivos están presentes solamente en pequeñas
cantidades, de tal forma que el peligro es muy reducido. Cualquier riesgo
potencial es minimizado con precauciones de sentido común, tales como, no dejar
que los lubricantes entren en contacto con la piel, ojos y mucosas, y prevenir la inhalación o la
ingestión accidental.
Algunos
ejemplos de las propiedades necesarias para aplicaciones tales como:
·
Lubricación de cojinetes.
En cojinetes planos la
función principal de un lubricante es reducir la fricción y actuar como
refrigerante. Un aceite mineral simple es en general, suficiente para estos
propósitos. La adición de los antioxidantes e inhibidores de corrosión puede
ser beneficiosa en condiciones más exigentes. La selección del aceite está
determinada por la viscosidad, a no ser que él cojinete opere en un rango
amplio de temperaturas. El índice de viscosidad entonces se vuelve un factor
importante. Los aceites y grasas pueden ser usadas para lubricar cojinetes de
rodillos. La grasa tiene la ventaja de proporcionar sellado efectivo contra la
pérdida de lubricante y la entrada de contaminantes. Sin embargo, el aceite es
una mejor opción para cojinetes que operan a altas temperaturas y altas
velocidades.
· Lubricación de
engranajes.
Los engranajes abiertos son usualmente lubricados con aceites. Para asegurar que los aceites no se salgan a altas velocidades, se utilizan lubricantes viscosos conteniendo aditivos adherentes. Las grasas también pueden ser usadas. Los engranajes cerrados son generalmente lubricados con aceite. Siempre están soportados por cojinetes de tal forma que él lubricante debe ser adecuado tanto para engranajes como para cojinetes. Aceites minerales sin aditivos son suficientes para muchas situaciones. A altas velocidades, los aceites con bajas viscosidades, antioxidantes y agentes antiespumantes pueden ser necesarios. Lubricantes para engranajes con más carga deben contener aditivos de extrema presión. Los aceites que contienen aditivos de extrema presión (EP) son utilizados para engranajes trabajando bajo las cargas más pesadas, particularmente si se espera tener cargas de choque.
·
Aceites hidráulicos.
El aceite en sistemas
hidráulicos, es usado tanto para la lubricación como para la transmisión de
potencia. Debe ser lo suficientemente viscoso para lubricar las partes móviles
eficientemente, pero lo suficientemente delgado para actuar como un
refrigerante eficiente. Debe tener también buenas propiedades de liberación de
aire y resistencia a la espuma, de no ser así, la
compresibilidad del aceite se incrementaría y afectaría a su habilidad para
actuar como un medio hidráulico. Una buena separación de agua o demulsibilidad,
es otra propiedad necesaria para limitar el daño causado a las válvulas, bombas y cojinetes por él agua. Los aceites
minerales altamente refinados satisfacen todos estos requerimientos. Con el objeto
de evitar corrosión interna, aditivos antioxidantes e inhibidores de corrosión
son añadidos a los aceites minerales usados en sistemas hidráulicos, junto con
los aditivos antidesgaste.
·
Aceites para motores de
combustión interna.
Los
aceites para motores de combustión interna son diseñados para que lubriquen,
refrigeren, protejan contra la corrosión, mantengan la limpieza y ayuden al
sellado de los anillos del pistón en el rango de temperaturas de operación. Los
aceites multigrado para motores son formulados con una proporción importante de
aditivos que incluyen: Mejoradores de índice de viscosidad para reducir el
adelgazamiento del aceite a altas temperaturas, depresores del punto de fluidez
para facilitar el arranque en ambientes fríos, antioxidantes para prevenir la
oxidación y la formación de lodos, agentes antiespumantes para prevenir la
formación de espuma a medida que el aceite circula por el motor, inhibidores de
corrosión para neutralizar los ácidos formados durante la combustión,
inhibidores de herrumbre para proteger las superficies lubricadas, detergentes
y dispersantes para controlar la formación de depósitos, suspender los
contaminantes, productos de la combustión, y por lo tanto evitar el bloqueo de
los conductos y los filtros, y aditivos antidesgaste para mejorar las
propiedades de la lubricación de capa límite.