Lubricación Elastohidrodinámica.José García Godoy.Aguayo Gómez Edgardo Omar.Ortiz Iñiguez Francisco.Rodríguez De Luna Santiago.

1ºA T/V

7 de Julio de 2011

Introducción:

El concepto de Lubricación Elastohidrodinámica es poco conocido. En términos simples, es cuando las superficies en contacto se deforman en forma elástica o sea que se vuelven a su posición inicial y la película de lubricación atrapada entre las superficies provee una lubricación hidrodinámica microscópica.

Antecedentes:El propósito de la lubricación es la separación de dos superficies con deslizamiento relativo entre sí de tal manera que no se produzca daño entre ellas. Se intenta con ello que el proceso de deslizamiento sea con el rozamiento menor posible. Para conseguir esto se intenta, que haya una película de lubricante de espesor suficiente entre las dos superficies.

Los cuatro conceptos básicos de lubricación son:•Lubricación Hidrodinámica•Lubricación marginal•Lubricación mixta•Lubricación Elastohidrodinámica

Desarrollo del tema:La lubricación de Elastohidrodinámica se puede definir así:Elasto: Elasticidad, la cresta de la irregularidad en el momento de la interacción con la cresta de la otra superficie se deforma elásticamente sin llegar al punto de fluencia del material.Hidrodinámica: Una vez que ocurre la deformación elástica, la película de aceite queda atapada entre las rugosidades ; forma una película hidrodinámica.

La Lubricación Elastohidrodinámica se puede definir como una forma de lubricación Hidrodinámica, donde la deformación elástica de los cuerpos en contacto y los cambios de viscosidad con la presión juegan un papel fundamental.

La lubricación Elastohidrodinámica es el tipo de lubricación que ocurre en elementos altamente cargados donde la presión es tal que la deformación elástica de las superficies metálicas influye considerablemente en la formación del espesor de la película.

La Lubricación Elastohidrodinámica se presenta en mecanismos en los cuales las rugosidades de las superficies de fricción trabajan siempre entrelazadas y nunca llegan a separarse. En estos casos el lubricante se solidifica y las crestas permanentemente se están deformando elásticamente . El control del desgaste y el consumo de energía depende de la película adherida a las rugosidades.

Existen dos formas de Lubricación Elastohidrodinámica:•Lubricación Elastohidrodinámica (llamada también dura) . Siglas LEF.•Lubricación Elastohidrodinámica suave. Siglas LES.

La primera esta relacionada con materiales con módulo de elasticidad alto como en el caso de los metales (aceros, bronces, etc.). El espesor de capa fluida depende de diferentes factores tales como:

•Viscosidad del lubricante.

•Módulos de elasticidad de las partes en contacto.

•Velocidad relativa entre las superficies .

•Carga que debe soportar.

•Relación geométrica de radios de acuerdo a las superficies en contacto.

•Coeficiente que relaciona la viscosidad del lubricante y la presión que soporta.

La LES esta relacionada con superficies en contacto cuyos coeficientes de elasticidad son más bajos por ejemplo el caucho, la goma, los plásticos etc. En estos casos las deformaciones son muy grandes incluso con bajos niveles de carga. Este tipo de lubricación en particular debe ser considerado en los implantes plásticos para articulaciones del cuerpo humano, como también donde existía contacto entre superficies metálicas y de goma.

DONDE SE GENERA:

La lubricación elastohidrodinámica se genera en los contactos altamente cargados, que puede ser:

- Lineales ( engranajes)- Puntuales ( rodamiento de bolas ).

CONSECUENCIAS DEL LUBRICANTE:

Como consecuencias de las cargas elevadas en los contactos se tienen:- Aumento de la viscosidad del aceite.- Deformaciones elásticas de los cuerpos.Dado que la viscosidad aumenta por el efecto de alta presión, por lo cual también la capacidad de carga aumenta.

La lubricación elastohidrodinamica ocurre en el tren de tres válvulas del motor, el diferencial, reductores y rodamientos de ruedas donde hay altas presiones. Ocasionalmente los anillos trabajan con la lubricación elastohidrodinamica. Es la protección que tenemos cuando aumentan las presiones entre ambas piezas s ahí cuando cambia nuestra viscosidad.

Películas de lubricación Elastohidrodinámica:Esta refiere a el aceite lubricante que separa las superficies opuestas de un contacto concentrado . Las propiedades de esta pequeña cantidad de aceite, por lo general son de 1µm de espesor y 400 µm través de un punto de contacto, y que se somete a condiciones extremas de presión y corte, esto determina la eficiencia del mecanismo de lubricación en contacto de rodamientos.

Efectos que contribuyen a la formación de una capa Elastohidrodinámica.Los tres siguientes efectos juegan un papel importante en la formación de películas de lubricación Elastohidrodinámica. •La formación de la película Hidrodinámica.•La modificación de la geometría de la película de deformación elástica.•La transformación de la viscosidad del lubricante y reología y bajo presión.Los tres efectos actúan al mismo tiempo y provocan la generación de películas Elastohidrodinámica..

Transformación de la viscosidad del lubricante y Reología bajo presión.La geometría no uniforme de las superficies de contacto provoca una intensa concentración de carga sobre un área muy pequeña para casi todos los contactos hertzianos.Cuando un líquido separa las dos superficies, la extrema presión muchas veces es superior a la encontrada en la lubricación hidrodinámica .

La viscosidad del aceite y muchos otros lubricantes aumenta drásticamente con la presión , este fenómeno se conoce como piezoviscosidad. La relación viscosidad-presión suele ser descrito por una ecuación matemática, conocida como ley de Barus:ηp = η0eαpdonde:ηp es la viscosidad del lubricante ‘p’ y temperatura ‘θ’ [Pas];η0 es la viscosidad de la presión atmosferica y temperatura ‘θ’ [Pas];α es el coeficiente de presión-viscosidad. [m2/N].

Temperatura de la superficie en conjunción ente sólidos, contacto y su efecto sobre EHL.La temperatura de la superficie tiene un fuerte efecto sobre la EHL, como es el caso de la hidrodinámica. Temperaturas elevadas disminuyen la viscosidad del aceite y por lo general disminuyen “α” del coeficiente de presión-viscosidad. Una reducción en cualquiera de estos parámetros reducirá el espesor de la lubricación necesaria para el funcionamiento estable de la EHL parcial.

La temperatura de contacto máxima es de interés particular de la ingeniería , especialmente en la predicción de problemas relacionados con la temperatura de la superficie excesiva que puede dar lugar a transiciones en los mecanismos de lubricación, cambios en las tasas de desgaste a través de cambios estructurales en las capas superficiales, y el consiguiente fracaso de la máquina.

Referencias bibliográficas:Gwidon stachowiak y Andrew Batchelor.( 2001) Engineering Tribology. Woburn MA: Butterworth-Heinemann.

Marcelo Tulio Piovan (2004). La formación del Doctor Ingeniero como intelectual. Cátedra: Elementos de Máquinas. (paper)

Jechávarri, P. Lafont, E. Chacón y E. De la Guerra, A. Diaz (2010) Congreso Nacional de ingeniería Mecánica. Casociación Española de Ingeniería Mecánica, Madrid, (paper).