LA FRICCIONSe puede definir como la resistencia al movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto.Al frotar un cuerpo contra otro, debe vencerse una resistencia. A esta fuerza que se opone al deslizamiento se le conoce como fricción.El valor de la fricción de un cuerpo deslizante es igual a la fuerza necesaria para vencerla

CAUSAS:Ninguna superficie metálica es completamente lisa; aún superficies con acabados que se aproximan a la perfección presentan asperezas cuando se examinan en un microscopio. Las diminutas protuberancias en una superficies interfieren el movimiento relativo de dos cuerpos cuando rozan entre sí dando origen a la fricción al tratar de entrelazarse y agarrarse.

EFECTOS DE FRICCIONEn los órganos de las maquinas consideramos la fricción como indeseable porque casi todos requieren del deslizamiento de una parte contra otra. Para vencer la fricción se requiere trabajo y la energía así gastada supone pérdida de potencia y eficiencia. Además donde hay fricción sólida ocurre desgaste, origina calor, pérdida de material por la acción cortante de las asperezas opuestas y el rompimiento de las minúsculas superficies soldadas.

LUBRICACION

• Fricción externa. Se da entre cuerpos diferentes.

• Fricción interna. Se genera entre partículas de un mismo cuerpo

-Fricción metal-metal. Tiene lugar en un elemento lubricado como consecuencia del rompimiento de la película límite o por agotamiento de lo aditivos antidesgaste del lubricante. La fricción metal-metal no siempre se debe evitar, por ejemplo en las líneas de ferrocarril .-

-Fricción sólida. Estado de fricción constituido por tres elementos que presentan características de cuerpos sólido. Durante la fricción sólida el tercer elemento está presente en forma de capas de un compuesto adheridas al metal bases. Se entienden como compuestos la película límite de aditivo antidesgaste, las capas de óxidos, suciedad, etc.

-Fricción pura. Durante la fricción pura las superficies están libres de cualquier película contaminante

-Fricción fluida. Está constituido por tres elementos, presentando uno de ellos propiedades líquidas. La obtención de la fricción fluida está condicionada a la existencia de un lubricante líquido que separa las superficies de los elementos sólidos

-Fricción hidrodinámica. Estado de fricción en el cual las condiciones hidrodinámicas se logran a través del movimiento relativo del par friccionante, cuando se encuentra sometido a ciertas condiciones de velocidad y de carga. En este estado de fricción juega un papel muy importante la viscosidad del lubricante empleado.

-Fricción hidrostática. Es un estado de fricción que se presenta en aquellos mecanismos que giran a bajas velocidades y que soportan grandes cargas y donde, para formar la película hidrodinámica, es necesario inyectar aceite a presión antes y durante el movimiento del mecanismo.

TIPOS DE FRICCION

ESTADOS DE FRICCION

-Fricción gaseosa. está constituido por tres elementos y uno de ellos presenta propiedades gaseosas. Dentro de la fricción gaseosa, una de las formas más difundidas es la que utiliza aire como elemento gaseoso y este separa las superficies de los elementos sólidos

-Fricción mixta. Es un estado de fricción integrado por lo menos por dos estados de fricción. La fricción mixta, formada por los estados de fricción sólida y fluida se encuentra ampliamente difundida en la práctica industrial, sobre todo en aquellas uniones que se caracterizan por bajas velocidades y grandes cargas

La fricción metal-metal presenta las siguientes características:

Es directamente proporcional al peso del elemento que desliza o rueda.

Es independiente del área aparente de las superficies de contacto. Es función del área efectiva, la cual es la suma de las zonas en contacto dadas por las irregularidades de ambas superficies. Por esta razón, el área de contacto no coincide en general con el área geométrica de las superficies que se rozan.

No depende de la velocidad de deslizamiento.

Varía según la naturaleza de los materiales y del acabado superficial

LEYES DE LA FRICCION METAL- METAL POR DESLIZAMIENTO

Varía con la carga.

Es inversamente proporcional al diámetro del elemento rodante.

Es menor para superficies pulidas que para superficies rugosas

Las fuerzas de fricción pueden ser disminuidas por los siguientes factores:1.La carga: Influye en forma directamente proporcional a la fricción

2.Naturaleza de los materiales: Dependiendo de su naturaleza química, los cuerpos pueden presentar mayor o menor fricción

3. El acabado de las superficies: Los coeficientes de fricción son mayores cuando las superficies son ásperas que cuando son pulidas.

4. Forma de los cuerpos: La fricción por rodamiento es menor que la fricción por deslizamiento. Los cuerpos esféricos o cilíndricos, por lo tanto, ocasionan menor fricción.

5. La lubricación utilizada.

LEYES DE LA FRICCION METAL-METAL POR RODADURA

REDUCCION DE LA FRICCION

Es consecuencia directa de del rozamiento metal-metal entre dos superficies y se define como el deterioro sufrido a causa de la intensidad de la interacción de sus rugosidades superficiales. El desgaste puede llegar a ser crítico, haciendo que las piezas de una máquina pierdan sus tolerancias y queden inservibles, causando costosos daños y elevadas pérdidas de producción.

• ADHESIVO. Se presenta cuando las irregularidades de una superficie interactúan directamente con las de otra, se adhieren y se sueldan, dando lugar en la mayoría de los casos al desprendimiento de partículas.• ABRASIVO. Es el resultado de la presencia entre las superficies en movimiento relativo de partículas extrañas de igual o mayor dureza a la de los materiales que los conforman. Las partículas abrasivas se incrustan ellas mismas en una de las superficies y actúan como una herramienta de corte, removiendo material de la otra superficie.• CORROSIVO. Es el deterioro lento y progresivo de las superficies metálicas al estar presente sustancias ácidas que afectan la metalurgia de los mecanismos. Este tipo de desgaste también se puede presentar por vibraciones en el sistema, que interrumpen la película lubricante y hacen que la humedad del ambiente corroa las superficies.

DESGASTE

TIPOS DE DESGASTE

• EROSIVO. Es causado por un fluido a alta presión y puede llagar a ser crítico si tiene partículas sólidas en suspensión, las cuales al impactar sobre las superficies arrancan material de ellas. La perdida de material puede ser significativa, provocando roturas por fatiga.• FATIGA SUPERFICIAL. Se presenta como consecuencia de losesfuerzos cíclicos de tensión, compresión y esfuerzos cortantes sobre una superficie, los cuales dan como resultado grietas profundas de fatiga que causan finalmente la aparición de picaduras y escamas.• POR CAVITACION. Tiene lugar cuando el aceite fluye a través de una región donde la presión es menor que la de su presión de vapor, esto hace que el aceite hierva y forme burbujas de vapor, las cuales son transportadas por el aceite hasta llegar a una región de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido en forma súbita, generando fugas sobre las superficies metálicas que dan lugar a la aparición de picaduras y grietas.

- Mayor consumo de repuestos por aumento en las reparaciones y en el mantenimiento.- Reducción en la producción por paros de maquinaria.- Vida útil más corta de la maquinaria.- En motores de combustión interna da lugar a pérdida de potencia,mayor consumo de combustible, etc.- Posibilidad de accidentes ante el peligro de rotura de piezas alsobrepasar los límites permisibles de diseño.

- Utilizando los lubricantes más apropiados para la diferentes condiciones de operación.- Frecuencia de lubricación adecuada, con el fin de determinar los cambios de aceite y los reengrases correctos.-Buenos programas de mantenimiento preventivo, incluyendo principalmente la limpieza y/o el cambio de los filtros de aire y de aceite.- No sometiendo los equipos a condiciones diferentes a las de diseño.

PROBLEMAS OCACIONADOS POR EL DESGASTE

FORMAS DE REDUCIR EL DESGASTE

CONCEPTO DE LUBRICACIONLubricación es interponer entre dos superficies, generalmente metálicas expuestas a fricción, una película fluida que las separe a pesar de la presión que se ejerza para juntarlas. La lubricación elimina el contacto directo de las superficies metálicas, impide su desgaste y reduce al mínimo el rozamiento que produce pérdida de potencia.

IMPORTANCIA DE LA LUBRICACION

El costo de ésta resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda protección.La utilización del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios.1. Reduce el desgaste de las piezas en movimiento.2. Menor costo de mantenimiento de la máquina.3. Ahorro de energía.4. Facilita el movimiento.5. Reduce el ruido.6. Mantiene la producción.

FUNCIONES DE LOS LUBRICANTES

Los lubricantes deben rebajar al máximo los rozamientos de los órganos móviles facilitando el movimiento, pero además deben reunir propiedades tales como:1. Soportar grandes presiones sin que la película lubricante

se rompa.2. Actuar como refrigerante.3. Facilitar la evacuación de impurezas.

En Mto. Es una tarea basada en rutinas de inspección , pero se agrega la acción constituida por el cambio o agregado de lubricantes, el recambio de filtros y partes componentes de los sistemas de lubricación centralizada

1. Factores de operación:Entre los factores de operación principales que afectan la lubricación tenemos:a. La carga.b. La temperatura.c. La velocidad.d. Posibles contaminantes.2. Factores de diseño:Entre los factores de diseño se pueden considerar entre otros:a. Materiales empleados en los elementos.b. Textura y acabado de las superficies.c. Construcción de la máquina.d. Métodos de aplicación del lubricante.

TIPOS O SISTEMAS DE LUBRICACIONa. Manual.b. Centralizada o automática.

TIPOS DE LUBRICANTESDe acuerdo a su estado los lubricantes se pueden clasificar así:1. Gaseoso (aire)2. Líquidos (aceite)3. Semi-sólidos (grasas)4. Sólidos, Por ejemplo: (Bisulfuro de molibdeno, grafito,

talco)

FACTORES QUE AFECTAN LA LUBRICACION

SEGÚN SU NATURALEZA LOS LUBRICANTES SE CLASIFICAN:

1. VEGETALES:Extraídos de las plantas y frutos, poco usados en la lubricación industrial pues comparados con los lubricantes minerales quedan en gran desventaja en lo que respecta al poder lubricante. Se les da mayor utilización en los alimentos.Podemos citar entre otros: Los aceites de oliva, soya, maíz, coco, algodón, higuerilla, etc.2. ANIMALES:Son extraídos de la lana, de los huesos y tejidos adíposo de los animales terrestres y marinos. También son poco usados en la lubricación industrial, se les utiliza en procesos industriales. Por ejemplo, en la fabricación de jabones.Entre los más conocidos citaremos: La lanolina, la manteca de cerdo, el aceite de ballena, etc.3. MINERALES:Los lubricantes minerales por sus características son los más utilizados en la industria. Se pueden clasificar así:a. Los derivados de los hidrocarburos, del petróleo, del carbón de piedra.b. Los lubricantes sólidos como; el bisulfuro de molibdeno, el grafito, el tungsteno, el talco y otros.

En la actualidad los aceites se derivan del petróleo. Para aplicaciones en las cuales las condiciones son extremadamente severas, los aceites de petróleo se refuerzan a menudo con la adición de ciertos agentes especiales (aditivos).

ACEITES LUBRICANTES

Si tomamos como referencia lo concerniente al coeficiente de fricción debe observarse:1. La viscosidad y hasta cierto punto que de sus propiedades depende la facultad de un aceite para quedar entre dos superficies en movimiento.2. Con el aumento de temperatura se reduce la viscosidad y viceversa.3. Con una película completa de espesor constante crece la fricción líquida a medida que aumenta la velocidad del movimiento.

Para elegir en cada caso el lubricante adecuado se dispone de aceites de petróleo que varían en viscosidad, punto de ebullición, estabilidad química y otras características ya que todo lubricante debe:

La elección del lubricante adecuado es de suma importancia puesto que se tienen numerosos puntos para considerar en vista del servicio que se deba prestar.

1. Humedecer las superficies que necesitan lubricación.

3. No evaporarse excesivamente en el servicio.2. Poseer la viscosidad adecuada.

4. No ser perjudicial a las sustancias con las que se pone en contacto y no tener tendencia a formar goma, barniz, sedimento y otros materiales que puedan estorbar su acción propia..5. Poseer tal estabilidad contra las alteraciones químicas, que ninguna de las propiedades mencionadas se haga insuficiente en el servicio..

La viscosidad es la resistencia que opone el aceite a fluir libremente. La viscosidad es una de las propiedades más importantes de un aceite lubricante.Es uno de los factores responsables de la formación de la capa de lubricación, bajo distintas condiciones de espesor de esta capa. La viscosidad afecta la generación de calor en rodamientos, cilindros y engranajes debido a la fricción interna del aceite. Esto afecta las propiedades sellantes del aceite y la velocidad de su consumo. Determina la facilidad con la que las máquinas se pueden poner en funcionamiento a varias temperaturas, especialmente a las bajas. La operación satisfactoria de una dada pieza de un equipo depende fundamentalmente del uso de un aceite con la viscosidad adecuada a las condiciones de operación esperadas.

El aceite lubricante o simplemente “aceite” es una compleja mezcla de hidrocarburos que representa una de las clasificaciones más importantes de productos derivados de la refinación del petróleo crudo, encontrándose una gran variedad tanto de tipos como de grados.

VISCOSIDAD

En la figura, una placa se mueve a una velocidad constante V sobre una capa de aceite. El aceite se adhiere a ambas caras de las placas, la móvil y la estacionaria. El aceite en contacto con la cara de la placa móvil viaja a la misma velocidad que ésta, mientras que el aceite en contacto con la placa estacionaria tiene velocidad nula. Entre ambas placas, se puede visualizar al aceite como si estuviera compuesto por muchas capas, cada una de ellas siendo arrastrada por la superior a una fracción de la velocidad V, proporcional a su distancia de la placa estacionaria. Una fuerza F debe ser aplicada a la placa móvil para vencer a la fricción entre las capas fluidas. Dado que esta fricción esta relacionada con la viscosidad, la fuerza necesaria para mover la placa es proporcional a la viscosidad. La viscosidad se puede determinar midiendo la fuerza necesaria para vencer la resistencia a la fricción del fluido en una capa de dimensiones conocidas. La viscosidad determinada de esta manera se llama dinámica o absoluta.

VISCOSIDAD DINAMICA

La viscosidad dinámica normalmente se expresa en poise (P) o centipoise (cP, donde 1 cP = 0,01 P), o en unidades del Sistema Internacional como pascales segundo (Pa-s, donde 1 Pa-s = 10 P). La viscosidad dinámica, la cual es función sólo de la fricción interna del fluido, es la cantidad usada más frecuentemente en el diseño de cojinetes y el cálculo de flujo de aceites.

Debido a que es más conveniente medir la viscosidad de manera tal que tenga en cuenta la densidad del aceite, para caracterizar a los lubricantes normalmente se utiliza la viscosidad cinemática.La viscosidad cinemática de un fluido es su viscosidad dinámica dividida por su densidad, ambos medidos a la misma temperatura, y expresada en unidades consistentes. Las unidades más comunes que se utilizan para expresar la viscosidad cinemática son: stokes (St) o centistokes (cSt, donde 1 cSt = 0,01 St), o en unidades del SI como milímetros cuadrados por segundo (mm2/s, donde 1 mm2/s = 1 cSt).La viscosidad dinámica en centipoise se puede convertir en viscosidad cinemática en centistokes dividiéndola por la densidad del fluido en gramos por centímetro cúbico (g/cm3) a la misma temperatura. La viscosidad cinemática en milímetros cuadrados por segundo se puede convertir en viscosidad dinámica en pascal-segundos multiplicando por la densidad en gramos por centímetro cúbico y dividiendo el resultado por 1000.DENSIDAD

La densidad de un material es su masa por unidad de volumen

GRADOS DE VISCOSIDAD SAELa Sociedad de Ingenieros automotrices (SAE) ha desarrollado un sistema de valoración en aceites para motor y lubricantes de engranajes y de ejes que indica la viscosidad de los aceites a temperaturas específicas. Los aceites que tienen el sufijo W deben tener viscosidades cinemáticas en los intervalos indicados a 100º C. Los aceites de multiviscosidad, como el SAE 10W – 30, deben cumplir con las normas en las condiciones de baja y de alta temperaturas.

VISCOSIDAD CINEMATICA

La especificación de valores de viscosidad máxima a baja temperatura para aceites está relacionada con la capacidad del aceite para fluir hacia las superficies que necesitan lubricación, a las velocidades de motor que se alcanzan durante el inicio del funcionamiento a bajas temperaturas. La viscosidad de bombeo indica la capacidad del aceite para fluir hacia la entrada de la bomba de aceite de un motor.Las especificaciones del intervalo de viscosidades a altas temperaturas se relacionan con la capacidad del aceite de proporcionar una película de aceite satisfactoria para llevar las cargas esperadas mientras no se tenga una viscosidad excesivamente alta que pudiera aumentar la fricción y las pérdidasde energía generadas por las partes en movimiento.

GRADOS DE VISCOSIDAD ISOLos lubricantes que se utilizan en aplicaciones industriales deben estar disponibles en un amplio intervalo de viscosidades, para cumplir con las necesidades de maquinaria de producción, cojinetes, accionadores de engranajes, máquinas eléctricas, ventiladores y sopladores, sistemas de potencia de fluido, equipo móvil y muchos otros dispositivos. Los diseñadores de tales sistemas deben asegurarse de que el lubricante puede soportar la temperatura a las que se le va a someter mientras desarrollan una capacidad suficiente de traslado de peso. Por consiguiente se tiene necesidad de una amplia variedad de viscosidades.Para cumplir con tales requerimientos y seguir teniendo un cierto número de opiniones manejables y económicas, la Norma ASTM D2422, clasificación estándar de lubricantes fluidos industriales por sistema de viscosidad, define un conjunto de 18 grados de viscosidad ISO. La designación estándar incluye el prefijo ISO VG seguido por un número que representa la viscosidad nominal en cSt (mm2 /s) para una temperatura de 40ºC.

La característica más importante de los aceites.

El índice de viscosidad es el valor que indica la variación de la viscosidad de un aceite frente a la acción de la temperatura. Para hallar el índice de viscosidad se compara la variación de viscosidad que ha sufrido un aceite a dos temperaturas distintas y fijas, casi siempre 100ºF (38ºC) y 210ºF (99ºC) Se ha establecido una escala convencional que va de 0 a 100, donde los aceites que tiendan a 0 representan los de mayor variación y son poco estables y los cercanos a 100 son los más estables. Se han logrado por medio de aditivos, índices de viscosidad superiores a 100 y se consideran estos aceites como inafectables por la temperatura. Para uso automotriz se deben utilizar I.V. superiores a 85.

Se entiende por untuosidad la adherencia del aceite a las superficies a lubricar. Es una propiedad de acción física, la cual, aunque siempre es de interés, tiene su máximo exponente en la lubricación de motores de vehículos y de cojinetes sometidos a frecuentes paradas y arrancadas.

Densidad es la relación existente entre el peso de un volumen determinado de una sustancia y el del agua destilada a 4ºC. En los aceites lubricantes esta relación es menor a la unidad (0,855 a 0,934), lo cual nos indica que son menos pesados que el agua, razón por la que flotan en ella. La densidad de los aceites se da a la temperatura de 15,5ºC.

El punto de fluidez es aquella constante que indica cuál es la mínimatemperatura a la que fluye el aceite por los circuitos de lubricación, es decir el aceite a bajas temperaturas se va volviendo más viscoso, hasta que llega el momento en que deja de fluir. Esta característica se debe tener en cuenta principalmente en aceites que van a lubricar mecanismos que trabajan a bajas temperaturas, por ejemplo máquinas frigoríficas.

CARACTERISTIAS DE LOS LUBRICANTES

1. VISCOSIDAD:

5. PUNTOS DE FLUIDEAZ Y CONGELACION:

2. INDICE DE VISCOSIDAD: I.V.

4. DENSIDAD: (Gravedad específica)

3. UNTUOSIDAD:

Si se continúa enfriando el aceite, casi inmediatamente se produce la congelación total, punto éste que se conoce como congelación.

El punto de inflamación de un aceite lo determina la temperatura mínima a la cual los vapores desprendidos por un aceite se inflaman en presencia de una llama o chispa que va saltando casi de un modo continuo.El punto de inflamación tiene una importancia vital en aquellos mecanismos donde el aceite trabaja a elevadas temperaturas; por ejemplo, motores de combustión interna en los que se requieren puntos de inflamación superiores a 215ºC. En cambio para lugares donde la temperatura sea la ambiental o ligeramente superior, esta característica no tiene interés alguno, ya que todos los aceites superan en mucho a dicha temperatura.Si se prosigue calentando el aceite al llegar a una temperatura de 20º o 30ºC superior al punto de inflamación, los vapores desprendidos ya no arden momentáneamente, sino de un modo continuado; este fenómeno se conoce con el nombre de punto de combustión.

Es el porcentaje de ácidos libres que un aceite contiene. Dichos ácidos siempre son perjudiciales tanto para el lubricante como para los metales con los que están en contacto. No es aceptable un aceite que arroje un porcentaje de acidez superior al 0,25%. Una de las formas de definir la acidez o alcalinidad de una materia es por la escala PH que va numerada desde 0 hasta 14, 14; en esta escala hay un punto intermedio de 7,07 que corresponde al agua destilada, o sea, el neutro.De este punto neutro hacia abajo se encuentran los ácidos a menor numero de pH, más concentración ácida y los pH superiores indican los alcalinos, a mayor número de pH, más elevada concentración alcalina.

Entiéndese por número o índice de acidez el número de miligramos de potasa cáustica (K 0H) necesarios para neutralizar la acidez libre de un gramo de grasa o aceite.

Las impurezas (ceniza y azufre) siempre son indeseables en los aceites. Los aceites con porcentajes de cenizas superiores a un 0,02% no son recomendables para lugares finamente ajustados y revolucionados.

6. PUNTO DE INFLAMACION Y COMBUSTION:

8. INDICE DE ACIDEZ:

9. PORCENTAJE EN CENIZAS:

7. ACIDEZ:

El residuo carbonoso es la tendencia a la formación de carbón en los aceites que han de trabajar en lugares que, por su alta temperatura se queman.Los porcentajes de carbón admisibles en los aceites lubricantes son de 0.1 hasta 0.9%.

Algunos tipos de aceite se destinan virtualmente a usos especiales, mientras que otros pueden emplearse con éxito en una variedad tan extensa de maquinaria, que se convierten en productos de aplicación múltiple:• Aceites para sistemas de circulación.• Aceites para engranajes.• Aceites para maquinaria o para motores.• Aceites para husillos.• Aceites para refrigeración.• Aceites para cilindros de máquinas a vapor.• Aceites circulatoriosProbablemente son estos los lubricantes de más alta calidad que se pueden obtener en la actualidad.• Aceites para lubricación de turbinas de vapor.• Aceites para usos hidráulicos.• Aceites para sistemas circulatorios en trenes de laminación.• Aceites para sistemas circulatorios para maquinaria papelera.• Aceites para servicio pesado, motores de combustión interna.

10. RESIDUO CARBONOSO

TIPOS DE ACEITE

Los factores que afectan fundamentalmente la lubricación con un aceite en cuanto a su viscosidad son:

ELECCION DE UN ACEITE LUBRICANTE EN CUANTO A LA

VISCOSIDAD

1. VELOC IDAD:La velocidad tiende a producir la cuña de aceite que protege los mecanismos, es decir siempre que la velocidad sea ELEVADA hay una mejor facilidad para formarse la cuña de aceite y por lo tanto usamos un aceite ligero (de baja viscosidad). Además existe un menor fricción fluida (la que se forma entre películas) y una menor pérdida de potencia.Por el contrario, cuando la velocidad es baja, la deficiencia en la formación de la cuña de aceite debe ser suplida mediante un aceite más viscoso, es decir que presente dificultad para romperse la película de aceite.

2. CARGA O PRESION:Cuando existe una carga pesada, esta tiende a unir las dos superficies en movimiento. Una mayor viscosidad del lubricante soportará mejor la acción de esa carga pesada. Por el contrario si se trata de un cojinete pequeño, que lleva una carga muy pequeña, será indispensable un aceite de baja viscosidad, para permitir el libre movimiento de las partes y menor pérdida de potencia por fricción fluida.

3. TEMPERATURA:La temperatura influye directamente modificando la viscosidad de los aceites.Todo lubricante al ser calentado sufre una disminución de viscosidad, el enfriamiento produce el efecto contrario.Al seleccionar un lubricante deberá tenerse en cuenta la temperatura ambiente o de operación; si el ambiente es caliente, se deberá emplear un aceite muy viscoso. Inversamente, si se va a trabajar en ambientes fríos deberá lubricarse con aceites de baja viscosidad.