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Presentacion de Tribología

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Tribologia Tribologia Presentation Transcript

  • TRIBOLOGIA
    Se deriva de la palabra griega tribos, “frotar o rozar”. Para entender a la tribología se requiere de conocimientos de física, de química y de la tecnología de materiales. Las tareas del especialista en tribología (tribólogo) son las de reducir la fricción y desgaste para conservar y reducir energía, lograr movimientos más rápidos y precisos, incrementar la productividad y reducir el mantenimiento.
  • La tribología  toma en cuenta  aspectos como:
    • El diseño.
    • Los materiales de las superficies en
    contacto.
    • El sistema de aplicación del lubricante. View slide
    • El medio circundante. View slide
    • Las condiciones de operación.
  • Los factores que estudia la tribología
    • La fricción entre dos cuerpos en movimiento.
    • El desgaste como efecto natural de la fricción.
    • La lubricación como un medio para evitar el desgaste.
  • La Fricción
    se define como la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamiento que experimenta un cuerpo sólido al moverse sobre otro con el cual está en contacto y depende de las características de las superficies.
    • Fricción estática.
    • Fricción dinámica.
    Fricción
    Las dos leyes básicas de la fricción son:
    1) La resistencia de fricción es proporcional a la carga.
    2) La fricción es independiente del área de deslizamiento de las superficies.
  • El Desgaste
    Es el daño de la superficie por remoción de material de una o ambas superficies sólidas en movimiento relativo. Es un proceso en el cual las capas superficiales de un sólido se rompen o se desprenden de la superficie.
    Es de esperarse que para aumentar la vida útil de un equipo se debe disminuir el desgaste al mínimo posible.
    • Adhesivo.
    • Abrasivo.
    • Corrosivo.
    Tipos de
    Desgaste
    (más comunes)
    Sin embargo, es común que varios de ellos se den cita en un mismo evento. El deslizamiento entre superficies sólidas se caracteriza generalmente por un alto coeficiente de fricción y un gran desgaste debido a las propiedades específicas de las superficies.
  • Respuesta de la superficie al daño por deslizamiento entre dos cuerpos.
    Una profundidad de la penetración (δ/R)pequeña no daña la superficie, una profundidad de la penetración (δ/R)  grande causa gran daño a la superficie.
    a)
    b)
    c)
    d)
  • La Lubricación
    Consiste en la introducción de una capa intermedia de un material ajeno entre las superficies en movimiento, cuya función es disminuir la fricción y el desgaste. El término lubricante es muy general, y puede estar en cualquier estado material: líquido, sólido, gaseoso e incluso semisólido o pastoso.
  • Históricamente, el primer lubricante fue el sebo. Se utilizaba para engrasar las ruedas de los carros romanos ya en el año 1400 a.c. Sin embargo, desde finales del siglo XIX más del 90% de todos los lubricantes se derivan del petróleo o del aceite de esquistos, productos abundantes que pueden destilarse y condensarse sin descomponerse.
  • Los lubricantes permiten un buen funcionamiento mecánico al evitar la abrasión o agarrotamiento de las piezas metálicas a consecuencia de la dilatación causada por el calor. Algunos también actúan como refrigerantes, por lo que evitan las deformaciones térmicas del material.
  • CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU ESTADO
    FÍSICO
    SÓLIDOS:Se emplean cuando las piezas han de funcionar a temperaturas muy extremas y cuando intervienen elevadas presiones unitarias.
    SEMISÓLIDOS: Las grasas son dispersiones de aceite en jabón. Se emplean para lubricar zonas imposibles de engrasar con aceite, bien por falta de condiciones para su retención, bien porque la atmósfera de polvo y suciedad en que se encuentra la maquina aconseja la utilización de un lubricante pastoso.
    LÍQUIDOS:Llamados en general aceites lubricantes.GASEOSOS:Airey Gases a presión.
  • TALCO: Tiene una dureza entre 1 y 1.5, densidad relativa entre 2.7 y 2.8 y muestra exfoliación basal perfecta. Su color puede variar desde el verde manzana, el gris o el blanco hasta el plateado. Brilla con un lustre entre perlado y graso.
    GRAFITO:El grafito es negro opaco y tiene un lustre metálico y una densidad de entre 2.09 y 2.2 g/cm3. Al ser muy blando (dureza entre 1 y 2) mancha cualquier cosa que toque y tiene tacto graso o escurridizo. Es el único material no metálico que conduce bien la electricidad; sin embargo, a diferencia de los otros conductores eléctricos, transmite mal el calor.
    ALEACIONES
    PULVERIZADOS
    Sólidos
  • Grasas cálcicas. Tienen un aspecto mantecoso, son insolubles en agua, resisten 80 °C, son muy económicas. Se emplean para lubricar rodamientos situados en los chasis de los automóviles y rodamientos de maquinas que trabajen a poca velocidad y a menos de 70 °C.
    Grasas sódicas. Tienen un aspecto fibroso, son emulsionables en agua, resisten 120 °C, son poco fusibles. Se emplean para rodamientos en que no haya peligro de contacto con el agua.
    Grasas al aluminio. Son de aspecto fibroso y transparente, insolubles en el agua, muy adhesivas y muy estables. Resisten hasta 100 °C. Se emplean en juntas de cardan, cadenas, engranajes, cables, y en sistemas de engrase centralizado.
    Grasas
  • Grasas al litio. Son fibrosas, resisten bastante bien el agua y pueden utilizarse desde -20 hasta 120°C. Se emplean para aplicaciones generales (rodamientos, pivotes de mangueta en automóviles), conteniendo, si es necesario, bisulfuro de molibdeno.
    Grasas al bario. Son fibrosas y mas resistentes al agua que las de litio, y su máxima temperatura de empleo es de 180°C. Se emplean para usos generales.
    Grasas
    Continuación…
  • Aceites minerales. Obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo y también de ciertos carbones y pizarras.
    Aceites de origen vegetal y animal. Son denominados también aceites grasos y entre ellos se encuentran: aceite de lino, de algodón, de colza, de oliva, de tocino, de pezuria de buey, glicerina, etc.
    Aceites compuestos. Formados por mezclas de los dos primeros con la adición de ciertas sustancias para mejorar sus propiedades.
    Aceites sintéticos. Constituidos por sustancias liquidas lubricantes obtenidas por procedimientos químicos. Tienen la ventaja sobre los demás de que su formación de carbonillas es prácticamente nula; su inconveniente consiste en ser más caros.
    Aceites
  • ¿Cuándo empleo 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, piñonería abierta y en algunos rodamientos.
  • ¿Cuándo empleo 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, motorreductores, transformadores, sistemas de transferencia de calor, piñoneras cerradas, cojinetes de fricción y antifricción y como fluidos hidráulicos.
  • Clasificación de acuerdo a su naturaleza
    AROMÁTICOS:
    • Índice de viscosidad muy bajo
    • Fácil oxidación
    • Tendencia a formar resinas
    • Se emulsionan con agua fácilmente
    • Alta volatilidad
    NAFTÉNICOS:
    • Bajo índice de viscosidad
    • Densidad más alta
    • Mayor volatilidad
    • Bajo punto de congelación
    PARAFÍNICOS:
    • Alto índice de viscosidad
    • Bajo poder disolvente: sedimentos
    • Altos punto de congelación
    • Baja volatilidad
  • FUNCIONES DE LOS ACEITES
    • Reducir el rozamiento mejorando el rendimiento del motor y disminuyendo el consumo de carburante.
    • Proteger los órganos mecánicos contra el desgaste y la corrosión para garantizar la longevidad y la eficacia del motor.
    • Mantener el conjunto de las piezas en un perfecto estado de limpieza, evacuando las impurezas con el cambio de aceite.
    • Reforzar la impermeabilidad, indispensable para asegurar el buen funcionamiento del motor.
    • Evacuar de manera eficaz el calor, enfriando el motor para evitar la deformación de las piezas.
  • Las propiedades más importantes que deben tener
    los aceites lubricantes
    Debemos de conocer las propiedades de los aceites lubricantes, para poder determinar cual utilizaremos según la misión que deba desempeñar. Un buen aceite lubricante, a lo largo del tiempo de su utilización, no debe formar excesivos depósitos de carbón ni tener tendencia a la formación de lodos ni ácidos; tampoco debe congelarse a bajas temperaturas.
  • PROPIEDADES:
    COLOR y FLUORESCENCIA: Cuando observamos un aceite lubricante a través de un recipiente transparente el color nos puede dar idea del grado de pureza o de refino y la fluorescencia del origen del crudo.
    DENSIDAD: La densidad de un aceite lubricante se mide por comparación entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua destilada, cuya densidad se acordó que sería igual a 1 a igual temperatura. Para los aceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 15ºC.
    VISCOSIDAD: Es la resistencia que un fluido opone a cualquier movimiento interno de sus moléculas, dependiendo por tanto, del mayor o menos grado de cohesión existente entre estas.
  • PROPIEDADES:
    ÍNDICE DE VISCOSIDAD: Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura. Siempre que se calienta un aceite, éste se vuelve más fluido, su viscosidad disminuye; por el contrario, cuando el aceite se somete a temperaturas cada vez más bajas, éste se vuelve más espeso o sea su viscosidad aumenta.
    UNTUOSIDAD: La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de los aceites a las superficies metálicas a lubricar y se manifiesta cuando el espesor de la película de aceite se reduce al mínimo, sin llegar a la lubricación límite. 
    CONTINUACIÓN
  • PROPIEDADES:
    PUNTO DE INFLAMACIÓN: El punto de inflamación de un aceite lo determina la temperatura mínima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama.
    PUNTO DE COMBUSTIÓN: Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamación, notaremos que el aceite se incendia de un modo más o menos permanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustión.
    PUNTO DE CONGELACIÓN: Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido para comportarse como una sustancia sólida.
    CONTINUACIÓN
  • PROPIEDADES:
    ACIDEZ: Los diferentes productos terminados, obtenidos del petróleo bruto pueden presentar una reacción ácida o alcalina. En un aceite lubricante, una reacción ácida excesiva puede ser motivo de un refinado en malas condiciones. A esta acidez se le llama acidez mineral.
    ÍNDIE DE BASICIDAD  T.B.N: Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar los ácidos formados por la combustión en los motores. El T.B.N. (total base number) indica la capacidad básica que tiene el aceite. Si analizamos un aceite usado el T.B.N residual nos puede indicar el tiempo (en horas) que podemos prolongar los cambios de aceite en ese motor.
    DEMULSIBILIDAD: Es la mayor o menor facilidad con que el aceite se separa del agua, esto es, lo contrario de emulsibilidad.
  •  NORMAS DE LOS ACEITES LUBRICANTES PARA MOTORES
    • SAE (Society of AutomotiveEngineers) Sociedad de Ingenieros Automotrices
    • API (American PetroleumInstitute), Instituto Americano del Petróleo
    • ASTM (American SocietyforTestingMaterials), Sociedad Americana de Prueba de Materiales
    • Otras clasificaciones de fabricantes, etc.
  • NORMA S.A.E.
    La norma SAE J 300 definió lo que se denomina "Grado de viscosidad" para cada lubricante Ej.: S.A.E. 40 (grado de viscosidad para el verano). Cuanto más elevado es el número mejor es el mantenimiento de la viscosidad a altas temperaturas. En el caso de uso urbano o deportivo, o cuando la temperatura del aire es elevada, el motor soporta altas temperaturas que acentuarán dicho fenómeno. También es importante para la protección del motor la utilización de un aceite que se mantenga lo suficientemente viscoso.
  • En frío, sin embargo, el aceite tiende a espesarse. Por ello, es importante que se mantenga muy fluido, incluso en temperaturas bajas, para que pueda distribuirse por el motor y proteger así las piezas mecánicas que están en movimiento. En este caso, el aceite también debe facilitar el arranque. La viscosidad en frío se caracteriza, según las normas S.A.E por "Un grado de viscosidad invierno". Ej.: S.A.E.10W El número que indica el grado de viscosidad invierno es siempre seguido de la letra W (para "winter" que quiere decir invierno en inglés).
  • Los aceites monogrado son utilizados cuando la temperatura de funcionamiento varía poco (o en aplicaciones especificas).
    Los aceites multigrado responden a la vez a una graduación de invierno y una de verano. Ej.: S.A.E. 10W 40 10W = Graduación de invierno y 40 = Graduación de verano El aceite multigrado es menos sensible a la temperatura. Esto significa que en invierno permite un arranque fácil gracias a su fluidez.
  • CLASIFICACION DE VISCOSIDADES EN ACEITES PARA MOTOR, SAE J 300 DIC. 99
    FLUIDEZ
    EN FRÍO
    0W
    5W
    10W
    15W
    20W
    25W
    VISCOSIDAD
    EN CALIENTE
    SAE 60
    SAE 50
    SAE 40
    SAE 30
    SAE 20
    Los números 20, 30, 40, 50 y 60 clasifican a los lubricantes de cárter según su viscosidad a 100°C.