SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 8
Descargar para leer sin conexión
LUBRICACIÓN ELASTOHIDRODINÁMICA Y
TERMO ELASTOHIDRODINÁMICA
A. Águila, W. García, R. Jácome, J. Avalos
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
attera_totum_sanctum_666@hotmail.com
Resumen
El control de la fricción en sistemas tribológicos lubricados es un campo de estudio muy
importante que puede mejorar la eficiencia energética y el ciclo de vida de los componentes de
máquinas. Bajo este objetivo, ha sido investigado muy intensamente por décadas en los
complejos fenómenos que intervienen en los contactos que operan bajo el régimen de
lubricación elastohidrodinámica (EHL) e termoelastohidrodinámica TEHL. Debido al desarrollo
de la EHL y TEHL, actualmente se dispone de dos tipos de modelos de predicción del
comportamiento de estos contactos. Por una parte, existen modelos analíticos que presentan
hipótesis simplificadoras, de utilidad para predecir resultados de manera rápida, pero con una
precisión limitada y permitiendo estimaciones imprecisas. Por otro lado, para un cálculo más
exacto simulaciones numéricas pueden ser utilizadas porque proporcionan resultados más
exactos.
Abstract
The Control of friction in lubricated tribological systems is a very important field of study that can
improve energy efficiency and life cycle of the machine components. Under this objective, has
been investigated very intensively for decades in the complex phenomena involved in contacts
operating under the regime of elastohydrodynamic lubrication (EHL) and thermo-
elastohydrodynamic TEHL. Due the development of the EHL and TEHL, actually there are two
types of models for predicting the behavior of these contacts. First, there are analytical models
that show simplifying assumptions, useful to predict results quickly, but with a limited precision
and allowing only imprecise estimates. On the other hand, for a more exact calculation,
numerical simulations can be used, because provide more accurate results.
.Keywords: tribological, thermo-elastohydrodynamic, elastohydrodynamic
1. Introducción:
La Tribología estudia la tecnología de
los sistemas en movimiento y en
contacto mutuo. Comprende la fricción,
lubricación, desgaste y otros aspectos
relacionados con la ingeniería, física,
química, metalurgia, fisiología, etc. Es
por tanto una ciencia interdisciplinar.
Las resistencias pasivas debidas al
rozamiento tienen dos orígenes:
- Rugosidades de las superficies de los
cuerpos en contacto.
- Atracciones producidas por las
afinidades moleculares que se
manifiestan superficialmente.
Para minimizar el rozamiento debido al
estado superficial, se deben controlar los
procesos de acabado durante la
fabricación de las piezas en contacto,
mientras que para evitar las atracciones
moleculares, es necesario interponer
entre ambas algún cuerpo cuyo
rozamiento interno sustituya al directo
entre los dos cuerpos. En este resumen
hablaremos específicamente de los
regímenes de lubricación como la
lubricación hidrostática y dinámica así
como también la lubricación
elastohidrodinámica (EHL) y
termoelastohidrodinámica TEHL.
2. Regímenes de Lubricación
.
2.1 Lubricación Elastohidrodinámica
La lubricación elastohidrodinámica es
quizá uno de los casos más
representativos de la TRIBOLOGÍA y en
el cual se hallan involucrados todos los
factores que conforman esta ciencia,
como: la fricción, el desgaste, la
lubricación, el diseño, los materiales, el
funcionamiento del equipo y las
condiciones de operación.
La lubricación elastohidrodinámica se
genera en los contactos altamente
cargados, que pueden ser:
- Lineales (engranajes).
- Puntuales (rodamientos de bolas).
Figura 1. Engranajes lubricados
Como consecuencia de las cargas
elevadas en los contactos se tienen:
- Aumento de viscosidad en el aceite.
- Deformaciones elásticas en los
cuerpos.
Dado que la viscosidad aumenta debido
a la alta presión, la distribución de
presión aumenta, con lo que también lo
hace la capacidad de carga. Para
cuantificar la teoría de la lubricación
elastohidrodinámica, es necesario
conjugar las siguientes ecuaciones:
-Ecuación de la viscosidad en función de
la presión
- Ecuación diferencial de Reynolds.
-Ecuaciones de la deformación elástica
de los cuerpos.
Para resolver el sistema de ecuaciones
anterior es necesario recurrir a métodos
numéricos.
A nivel industrial es muy común que se
presenten las condiciones de lubricación
EHL, como en el caso de rodillos en
siderúrgicas, laminación, hornos
cementeros y palas mecánicas, entre
otros, que se encuentras sometidos a
cargas muy elevadas, del orden de
900000 o más newton, y a velocidades
entre 15 y 20 rpm
El diagrama de Stribeck es una función
de tres parámetros: carga, velocidad, y
coeficiente piezo-viscosidad. Este
espesor de película también es limitado
porque si es muy grande, se incrementa
la fricción entre diferentes capas del
lubricante, produciéndose un incremento
de temperatura que provocaría, de forma
inevitable, un descenso en la viscosidad
del aceite y por tanto, del espesor de la
película lubricante entre las superficies.
[1]
Fig 2 Diagrama de Stribeck
2.2 LUBRICACION
TERMOELASTOHIDRODINÁMICA
Los sistemas termo-elastohidrodinámicos
(TEHD) son los sistemas EHD donde los
efectos térmicos tienen relevancia. Un
ejemplo de ellos es el referido cojinete de
fricción trabajando en un rango de cargas
moderadas a altas donde su temperatura
se eleva considerablemente. En los
fenómenos TEHD el calor generado en el
seno del fluido produce una distribución
de temperaturas en todo el contacto que
afecta las propiedades del mismo,
especialmente la densidad y viscosidad
del fluido. Estas alteran el campo de
presiones y deformaciones que
nuevamente modifican las temperaturas
hasta llegar al equilibrio.
Los modelos matemáticos de los
sistemas TEHD requieren las ecuaciones
que gobiernan la conservación de masa
y el flujo viscoso del lubricante, las
ecuaciones de elasticidad en los sólidos
que determinan el canal y el balance de
energía térmica en todo el contacto,
todas definidas en un dominio no
conocido, puesto que el problema posee
la frontera de salida indeterminada
(libre). El sistema de ecuaciones
resultante es altamente no lineal y su
solución debe ser abordada
indefectiblemente por métodos
numéricos.
En el caso del contacto lineal, las
soluciones existentes corresponden a
estados de cargas elevadas, donde la
distribución de presión dentro del fluido
es lo suficientemente predecible como
para estimar la posición de la frontera
libre e inicializar algoritmos que actúan
iterando entre las ecuaciones y
produciendo correcciones hasta llegar a
la convergencia.
Los resultados obtenidos muestran la
evolución de los perfiles de presión,
deformación y temperaturas del fluido y
los sólidos a medida que aumentan las
cargas en función de los parámetros
elegidos. Los picos de presión
extremadamente agudos, característicos
de estos sistemas, pudieron resolverse
satisfactoriamente por el algoritmo a la
vez que se desplazaban en el dominio al
variar la carga.
2.2.1 MODELO DE ECUACIONES
GOBERNANTES
La abstracción conocida como "contacto
lineal" está representada por dos
cilindros de una gran longitud axial en
contacto longitudinal y girando con
direcciones angulares opuestas (si tienen
curvaturas opuestas en la región de
contacto). El contacto se realiza a través
de una delgada capa o película de fluido
sobre la cual se transmite la carga que
tiende a que los cilindros se toquen.
Mediante una conveniente
transformación geométrica el contacto
entre los dos cilindros puede llevarse al
contacto entre un plano y un rodillo
"equiva1ente"l que se mueven con las
mismas velocidades tangenciales de los
rodillos originales como muestra la
Figura.
Figura 3. Representación del contacto
equivalente.
Sobre el contacto equivalente se imponen las
hipótesis simplificadoras que transforman las
ecuaciones fundamentales en el modelo a
resolver.
Las hipótesis referidas pueden resumirse en
los siguientes puntos:
1. En la zona del contacto el rodillo
equivalente puede aproximarse por la
parábola más cercana.
2. Las dimensiones del contacto (extensión y
alturas del canal) son mucho menores que las
dimensiones de las piezas (radio de
curvatura) separadas por la película fluida.
Ello implica la validez de la aproximación de
lubricación y la suposición de sólidos
semiinfinitos.
3. La longitud axial del contacto es mucho
mayor que la longitud del canal. Ello implica
que los sólidos están en un estado de
deformación plana.
4. El fluido lubricante es newtoniano, el flujo
es compresible y unidireccional.
5. La generación de calor es irreversible por
efectos viscosos y reversibles por compresión
del fluido.
6. El transporte de calor en el fluido y los
sólidos es por convección en la dirección del
flujo y por conducción en la dirección
transversal al mismo.
7. El contacto térmico es perfecto en las
interfaces sólido-líquido.
2.2.2 Ecuación de Reynolds
Relaciona las fuerzas de presión dentro
del fluido con las fuerzas viscosas
expresadas en función de las alturas del
canal deformado. Surge de una
condensación de las ecuaciones de
Navier-Stokes y continuidad.
Donde p es la presión, h la altura del
canal, d la altura del canal en la frontera
de salida, p y µ la densidad y la
viscosidad.
2.2.3 Ecuación para las alturas del
canal
Está constituida por la suma del canal
indeformado y las deformaciones de los
sólidos debido a la acción de la presión
originada en el fluido.
Siendo x* la posición (conocida) a la cual
corresponde la variable yd que fija las
deformaciones, el segundo sumando es
el término cuadrático de la parábola
aproximante del rodillo equivalente y el
tercer término, la suma de las
deformaciones experimentadas por los
dos sólidos sobre sus fronteras debido,
como se dijo, a la acción de la presión
hidrodinámica.
El módulo elástico equivalente (E') está
definido como
2.2.4 Balance de energía térmica en el
fluido
Representa un equilibrio entre el calor
transportado por convección y la suma
de los calores conducidos hacia las
fronteras, el calor generado por efectos
viscosos (fuente irreversible) y el calor
generado por compresión del fluido
(fuente reversible).
2.2.5 Balances de energía térmica en
los sólidos
Análogamente a lo que ocurre en el
fluido, puede determinarse que en los
sólidos el equilibrio sólo se establece
entre los calores transportados por
convección en la dirección del
movimiento y por conducción en la
dirección transversal a ella.
2.2.6 Condiciones de contorno para el
sistema
Las condiciones de contorno para la
presión establecen que la misma tiene el
valor ambiental al comienzo y al final del
contacto. Al comienzo en un punto
alejado de la línea de centros (-L) y al
final, en un punto cuya posición se
desconoce. En dicho punto la presión
debe alcanzar el valor de referencia con
pendiente nula para evitar la formación
de presiones subambientales que
introduzcan cavitación.
Por otro lado, todas las temperaturas (t, ti
y t2) deben tomar el valor ambiental al
inicio del contacto y coincidir la
temperatura del fluido con la de cada
sólido sobre las interfaces que definen.
Adicionalmente, sobre dichas interfaces
debe conservarse el flujo calórico y lejos
de ellas, hacia el centro de los sólidos en
la dirección y, las temperaturas de estos
también deben tender al valor ambiental.
Conclusiones:
-Se pudo conocer acerca de los
diferentes regímenes de Lubricación
-Se identificó y reconoció la lubricación
de tipo elastohidrodinámica (EHL) e
termoelastohidrodinámica TEHL.
-Se logró reconocer las aplicaciones de
los diferentes regímenes de lubricación
dentro del campo automotriz
.
Recomendaciones
- Reconocer en primer lugar todos los
regímenes de lubricación para
posteriormente entender sus conceptos y
diferencias
- Establecer ejercicios de aplicación
básicos de los diferentes regímenes de
lubricación
Referencias:
[1] MARTINEZ PEREZ, Tribologia
integral-, 1era Edición, Mexico Limusa,
Editorial Limusa S.A de C.V. grupo
noriega editores balderas 95, 2011,
Lubricación hidrodinámica pp 65-85
[2] PEDRO ROMAN ALBARRACIN
AGUILAR, Tribología y lubricación
industrial y automotriz, Tomo I 2da
edición, Litochoa Bucaramanga 1993,
Lubricación pp155-187
Lubricacion elastohidrodinamica

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Cojinetes de motor
Cojinetes de motorCojinetes de motor
Cojinetes de motorrottwailler
 
lubricacion-de-maquinaria
lubricacion-de-maquinarialubricacion-de-maquinaria
lubricacion-de-maquinariaIMAGRO sas
 
U2 análisis termodinámico del motor diesel
U2 análisis termodinámico del motor dieselU2 análisis termodinámico del motor diesel
U2 análisis termodinámico del motor dieseloliver Ramos
 
Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)
Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)
Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)carloslosa
 
Desbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacion
Desbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacionDesbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacion
Desbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacionMiguel Sanchez Martinez
 
Diferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion interna
Diferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion internaDiferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion interna
Diferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion internaEdison Lema
 
Unidad ii tornillos de sujeción y de potencia
Unidad ii tornillos de sujeción y de potenciaUnidad ii tornillos de sujeción y de potencia
Unidad ii tornillos de sujeción y de potenciaDavid Domínguez Juárez
 
Relación de compresión
Relación de compresiónRelación de compresión
Relación de compresiónligaelcava
 
Presentación analisis de vibraciones
Presentación analisis de vibracionesPresentación analisis de vibraciones
Presentación analisis de vibracionesJuan Hidalgo
 

La actualidad más candente (20)

Cojinetes de motor
Cojinetes de motorCojinetes de motor
Cojinetes de motor
 
Informe laboratorio-de-torno
Informe laboratorio-de-tornoInforme laboratorio-de-torno
Informe laboratorio-de-torno
 
lubricacion-de-maquinaria
lubricacion-de-maquinarialubricacion-de-maquinaria
lubricacion-de-maquinaria
 
U2 análisis termodinámico del motor diesel
U2 análisis termodinámico del motor dieselU2 análisis termodinámico del motor diesel
U2 análisis termodinámico del motor diesel
 
Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)
Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)
Velicidad de corte, avance y t. torno 2 (red.)
 
Juntas universales mecatronica
Juntas universales mecatronicaJuntas universales mecatronica
Juntas universales mecatronica
 
El torno
El tornoEl torno
El torno
 
Desbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacion
Desbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacionDesbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacion
Desbalanceo estatico y dinamico, una breve explicacion
 
Diferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion interna
Diferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion internaDiferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion interna
Diferencias entre un ciclo real y teorico en un motor de combustion interna
 
torno
tornotorno
torno
 
Engrane
EngraneEngrane
Engrane
 
Recubrimientos superficiales
Recubrimientos superficialesRecubrimientos superficiales
Recubrimientos superficiales
 
Lubricantes industriales
Lubricantes industrialesLubricantes industriales
Lubricantes industriales
 
Acoplamientos rigidos
Acoplamientos rigidosAcoplamientos rigidos
Acoplamientos rigidos
 
Unidad ii tornillos de sujeción y de potencia
Unidad ii tornillos de sujeción y de potenciaUnidad ii tornillos de sujeción y de potencia
Unidad ii tornillos de sujeción y de potencia
 
Desgaste
DesgasteDesgaste
Desgaste
 
Relación de compresión
Relación de compresiónRelación de compresión
Relación de compresión
 
Rodamientos trabajo
Rodamientos trabajoRodamientos trabajo
Rodamientos trabajo
 
Presentación analisis de vibraciones
Presentación analisis de vibracionesPresentación analisis de vibraciones
Presentación analisis de vibraciones
 
Eslabones : Definición y Clasificacion
Eslabones : Definición y ClasificacionEslabones : Definición y Clasificacion
Eslabones : Definición y Clasificacion
 

Destacado (7)

(8) sistemas hidrostaticos
(8) sistemas hidrostaticos(8) sistemas hidrostaticos
(8) sistemas hidrostaticos
 
Biomecanica fabricaciondeprotesis
Biomecanica fabricaciondeprotesisBiomecanica fabricaciondeprotesis
Biomecanica fabricaciondeprotesis
 
Reaccion catalitica
Reaccion cataliticaReaccion catalitica
Reaccion catalitica
 
Expocion tecnologia
Expocion tecnologiaExpocion tecnologia
Expocion tecnologia
 
Viscosidad dinamica viscosidad cinematica
Viscosidad dinamica viscosidad cinematicaViscosidad dinamica viscosidad cinematica
Viscosidad dinamica viscosidad cinematica
 
Propiedades físicas de los lubricantes presentación
Propiedades físicas de los lubricantes presentaciónPropiedades físicas de los lubricantes presentación
Propiedades físicas de los lubricantes presentación
 
Viscosímetro de Saybolt
Viscosímetro de SayboltViscosímetro de Saybolt
Viscosímetro de Saybolt
 

Similar a Lubricacion elastohidrodinamica

Operaciones unitarias resumen
Operaciones unitarias resumenOperaciones unitarias resumen
Operaciones unitarias resumencatarito
 
Investigación flujo de fluidos
Investigación flujo de fluidosInvestigación flujo de fluidos
Investigación flujo de fluidosYaelRochaAmador
 
Equipos de Transferencia de Calor
Equipos de Transferencia de CalorEquipos de Transferencia de Calor
Equipos de Transferencia de CalorCabrera Miguel
 
Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2
Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2
Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2Buap
 
Apuntes flexibilidad coraci
Apuntes flexibilidad coraciApuntes flexibilidad coraci
Apuntes flexibilidad coraciEfrain Ponse
 
mecanica de fluidos y las viscosidades.ppt
mecanica de fluidos  y las viscosidades.pptmecanica de fluidos  y las viscosidades.ppt
mecanica de fluidos y las viscosidades.pptOlga Katerin Ortega
 
Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM
Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM
Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM Jesus Malpica Calderon
 
Modelo para cálculo de pérdidas de presión
Modelo para cálculo de pérdidas de presiónModelo para cálculo de pérdidas de presión
Modelo para cálculo de pérdidas de presióndiana diaz
 
Análisis computacional de un mezclador estático mediante Fluent
Análisis computacional de un mezclador estático mediante FluentAnálisis computacional de un mezclador estático mediante Fluent
Análisis computacional de un mezclador estático mediante FluentRoberto Sanz Benito
 

Similar a Lubricacion elastohidrodinamica (20)

Fluidos
FluidosFluidos
Fluidos
 
Practica 02
Practica 02Practica 02
Practica 02
 
Operaciones unitarias resumen
Operaciones unitarias resumenOperaciones unitarias resumen
Operaciones unitarias resumen
 
Investigación flujo de fluidos
Investigación flujo de fluidosInvestigación flujo de fluidos
Investigación flujo de fluidos
 
Guia laboratorio1 (1)
Guia laboratorio1 (1)Guia laboratorio1 (1)
Guia laboratorio1 (1)
 
Perdidas en tuberias
Perdidas en tuberiasPerdidas en tuberias
Perdidas en tuberias
 
Equipos de Transferencia de Calor
Equipos de Transferencia de CalorEquipos de Transferencia de Calor
Equipos de Transferencia de Calor
 
Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2
Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2
Laboratorio de Ingeniería (IQ-Buap) Práctica 2
 
Apuntes flexibilidad coraci
Apuntes flexibilidad coraciApuntes flexibilidad coraci
Apuntes flexibilidad coraci
 
Amortiguamiento
AmortiguamientoAmortiguamiento
Amortiguamiento
 
mecanica de fluidos y las viscosidades.ppt
mecanica de fluidos  y las viscosidades.pptmecanica de fluidos  y las viscosidades.ppt
mecanica de fluidos y las viscosidades.ppt
 
Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM
Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM
Mecánica de Fluidos laboratorio UNMSM
 
Modelo para cálculo de pérdidas de presión
Modelo para cálculo de pérdidas de presiónModelo para cálculo de pérdidas de presión
Modelo para cálculo de pérdidas de presión
 
Análisis computacional de un mezclador estático mediante Fluent
Análisis computacional de un mezclador estático mediante FluentAnálisis computacional de un mezclador estático mediante Fluent
Análisis computacional de un mezclador estático mediante Fluent
 
Flujo en tuberias
Flujo en tuberiasFlujo en tuberias
Flujo en tuberias
 
Antologia viscosidad.
Antologia viscosidad.Antologia viscosidad.
Antologia viscosidad.
 
Determinacion klo2 en sistemas agitados listo v5
Determinacion klo2 en sistemas agitados listo v5Determinacion klo2 en sistemas agitados listo v5
Determinacion klo2 en sistemas agitados listo v5
 
Coeftransfmasaconcv
CoeftransfmasaconcvCoeftransfmasaconcv
Coeftransfmasaconcv
 
Fluidos
FluidosFluidos
Fluidos
 
Fenomenos el mcho
Fenomenos el mchoFenomenos el mcho
Fenomenos el mcho
 

Último

Tema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptx
Tema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptxTema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptx
Tema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptxLucioReguerin1
 
MANUAL DE USUARIO DEL RENAULT SANDERO 2012
MANUAL DE USUARIO DEL  RENAULT  SANDERO 2012MANUAL DE USUARIO DEL  RENAULT  SANDERO 2012
MANUAL DE USUARIO DEL RENAULT SANDERO 2012carloscastillocaldas
 
SESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOS
SESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOSSESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOS
SESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOSAnaRuiz123884
 
capacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.ppt
capacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.pptcapacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.ppt
capacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.pptMonicaEsterMosqueraM
 
NX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdf
NX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdfNX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdf
NX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdfDanielMangoldNieves
 
Capítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdf
Capítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdfCapítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdf
Capítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdfmarcelogarridom
 
Sesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.doc
Sesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.docSesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.doc
Sesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.doctonylimazegarra1
 

Último (7)

Tema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptx
Tema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptxTema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptx
Tema 2 Motores de combustion interna v 2020 (9) (3).pptx
 
MANUAL DE USUARIO DEL RENAULT SANDERO 2012
MANUAL DE USUARIO DEL  RENAULT  SANDERO 2012MANUAL DE USUARIO DEL  RENAULT  SANDERO 2012
MANUAL DE USUARIO DEL RENAULT SANDERO 2012
 
SESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOS
SESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOSSESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOS
SESION DE APRENDIZAJE LOS SENTIDOS Y SUS CUIDADOS
 
capacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.ppt
capacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.pptcapacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.ppt
capacitacion-para-limpieza-en-laboratorios-1.ppt
 
NX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdf
NX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdfNX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdf
NX-400-FALCON-COSTARICA-Manual-Usuario.pdf
 
Capítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdf
Capítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdfCapítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdf
Capítulo 1 - El diseño de elementos de máquinas (1).pdf
 
Sesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.doc
Sesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.docSesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.doc
Sesión Aprendizaje 1 Asunto Publico DPCC mint.doc
 

Lubricacion elastohidrodinamica

  • 1. LUBRICACIÓN ELASTOHIDRODINÁMICA Y TERMO ELASTOHIDRODINÁMICA A. Águila, W. García, R. Jácome, J. Avalos Escuela Superior Politécnica de Chimborazo attera_totum_sanctum_666@hotmail.com Resumen El control de la fricción en sistemas tribológicos lubricados es un campo de estudio muy importante que puede mejorar la eficiencia energética y el ciclo de vida de los componentes de máquinas. Bajo este objetivo, ha sido investigado muy intensamente por décadas en los complejos fenómenos que intervienen en los contactos que operan bajo el régimen de lubricación elastohidrodinámica (EHL) e termoelastohidrodinámica TEHL. Debido al desarrollo de la EHL y TEHL, actualmente se dispone de dos tipos de modelos de predicción del comportamiento de estos contactos. Por una parte, existen modelos analíticos que presentan hipótesis simplificadoras, de utilidad para predecir resultados de manera rápida, pero con una precisión limitada y permitiendo estimaciones imprecisas. Por otro lado, para un cálculo más exacto simulaciones numéricas pueden ser utilizadas porque proporcionan resultados más exactos. Abstract The Control of friction in lubricated tribological systems is a very important field of study that can improve energy efficiency and life cycle of the machine components. Under this objective, has been investigated very intensively for decades in the complex phenomena involved in contacts operating under the regime of elastohydrodynamic lubrication (EHL) and thermo- elastohydrodynamic TEHL. Due the development of the EHL and TEHL, actually there are two types of models for predicting the behavior of these contacts. First, there are analytical models that show simplifying assumptions, useful to predict results quickly, but with a limited precision and allowing only imprecise estimates. On the other hand, for a more exact calculation, numerical simulations can be used, because provide more accurate results. .Keywords: tribological, thermo-elastohydrodynamic, elastohydrodynamic
  • 2. 1. Introducción: La Tribología estudia la tecnología de los sistemas en movimiento y en contacto mutuo. Comprende la fricción, lubricación, desgaste y otros aspectos relacionados con la ingeniería, física, química, metalurgia, fisiología, etc. Es por tanto una ciencia interdisciplinar. Las resistencias pasivas debidas al rozamiento tienen dos orígenes: - Rugosidades de las superficies de los cuerpos en contacto. - Atracciones producidas por las afinidades moleculares que se manifiestan superficialmente. Para minimizar el rozamiento debido al estado superficial, se deben controlar los procesos de acabado durante la fabricación de las piezas en contacto, mientras que para evitar las atracciones moleculares, es necesario interponer entre ambas algún cuerpo cuyo rozamiento interno sustituya al directo entre los dos cuerpos. En este resumen hablaremos específicamente de los regímenes de lubricación como la lubricación hidrostática y dinámica así como también la lubricación elastohidrodinámica (EHL) y termoelastohidrodinámica TEHL. 2. Regímenes de Lubricación . 2.1 Lubricación Elastohidrodinámica La lubricación elastohidrodinámica es quizá uno de los casos más representativos de la TRIBOLOGÍA y en el cual se hallan involucrados todos los factores que conforman esta ciencia, como: la fricción, el desgaste, la lubricación, el diseño, los materiales, el funcionamiento del equipo y las condiciones de operación. La lubricación elastohidrodinámica se genera en los contactos altamente cargados, que pueden ser: - Lineales (engranajes). - Puntuales (rodamientos de bolas). Figura 1. Engranajes lubricados Como consecuencia de las cargas elevadas en los contactos se tienen: - Aumento de viscosidad en el aceite. - Deformaciones elásticas en los cuerpos.
  • 3. Dado que la viscosidad aumenta debido a la alta presión, la distribución de presión aumenta, con lo que también lo hace la capacidad de carga. Para cuantificar la teoría de la lubricación elastohidrodinámica, es necesario conjugar las siguientes ecuaciones: -Ecuación de la viscosidad en función de la presión - Ecuación diferencial de Reynolds. -Ecuaciones de la deformación elástica de los cuerpos. Para resolver el sistema de ecuaciones anterior es necesario recurrir a métodos numéricos. A nivel industrial es muy común que se presenten las condiciones de lubricación EHL, como en el caso de rodillos en siderúrgicas, laminación, hornos cementeros y palas mecánicas, entre otros, que se encuentras sometidos a cargas muy elevadas, del orden de 900000 o más newton, y a velocidades entre 15 y 20 rpm El diagrama de Stribeck es una función de tres parámetros: carga, velocidad, y coeficiente piezo-viscosidad. Este espesor de película también es limitado porque si es muy grande, se incrementa la fricción entre diferentes capas del lubricante, produciéndose un incremento de temperatura que provocaría, de forma inevitable, un descenso en la viscosidad del aceite y por tanto, del espesor de la película lubricante entre las superficies. [1] Fig 2 Diagrama de Stribeck 2.2 LUBRICACION TERMOELASTOHIDRODINÁMICA Los sistemas termo-elastohidrodinámicos (TEHD) son los sistemas EHD donde los efectos térmicos tienen relevancia. Un ejemplo de ellos es el referido cojinete de fricción trabajando en un rango de cargas moderadas a altas donde su temperatura se eleva considerablemente. En los fenómenos TEHD el calor generado en el seno del fluido produce una distribución de temperaturas en todo el contacto que afecta las propiedades del mismo, especialmente la densidad y viscosidad del fluido. Estas alteran el campo de presiones y deformaciones que
  • 4. nuevamente modifican las temperaturas hasta llegar al equilibrio. Los modelos matemáticos de los sistemas TEHD requieren las ecuaciones que gobiernan la conservación de masa y el flujo viscoso del lubricante, las ecuaciones de elasticidad en los sólidos que determinan el canal y el balance de energía térmica en todo el contacto, todas definidas en un dominio no conocido, puesto que el problema posee la frontera de salida indeterminada (libre). El sistema de ecuaciones resultante es altamente no lineal y su solución debe ser abordada indefectiblemente por métodos numéricos. En el caso del contacto lineal, las soluciones existentes corresponden a estados de cargas elevadas, donde la distribución de presión dentro del fluido es lo suficientemente predecible como para estimar la posición de la frontera libre e inicializar algoritmos que actúan iterando entre las ecuaciones y produciendo correcciones hasta llegar a la convergencia. Los resultados obtenidos muestran la evolución de los perfiles de presión, deformación y temperaturas del fluido y los sólidos a medida que aumentan las cargas en función de los parámetros elegidos. Los picos de presión extremadamente agudos, característicos de estos sistemas, pudieron resolverse satisfactoriamente por el algoritmo a la vez que se desplazaban en el dominio al variar la carga. 2.2.1 MODELO DE ECUACIONES GOBERNANTES La abstracción conocida como "contacto lineal" está representada por dos cilindros de una gran longitud axial en contacto longitudinal y girando con direcciones angulares opuestas (si tienen curvaturas opuestas en la región de contacto). El contacto se realiza a través de una delgada capa o película de fluido sobre la cual se transmite la carga que tiende a que los cilindros se toquen. Mediante una conveniente transformación geométrica el contacto entre los dos cilindros puede llevarse al contacto entre un plano y un rodillo "equiva1ente"l que se mueven con las mismas velocidades tangenciales de los rodillos originales como muestra la Figura. Figura 3. Representación del contacto equivalente.
  • 5. Sobre el contacto equivalente se imponen las hipótesis simplificadoras que transforman las ecuaciones fundamentales en el modelo a resolver. Las hipótesis referidas pueden resumirse en los siguientes puntos: 1. En la zona del contacto el rodillo equivalente puede aproximarse por la parábola más cercana. 2. Las dimensiones del contacto (extensión y alturas del canal) son mucho menores que las dimensiones de las piezas (radio de curvatura) separadas por la película fluida. Ello implica la validez de la aproximación de lubricación y la suposición de sólidos semiinfinitos. 3. La longitud axial del contacto es mucho mayor que la longitud del canal. Ello implica que los sólidos están en un estado de deformación plana. 4. El fluido lubricante es newtoniano, el flujo es compresible y unidireccional. 5. La generación de calor es irreversible por efectos viscosos y reversibles por compresión del fluido. 6. El transporte de calor en el fluido y los sólidos es por convección en la dirección del flujo y por conducción en la dirección transversal al mismo. 7. El contacto térmico es perfecto en las interfaces sólido-líquido. 2.2.2 Ecuación de Reynolds Relaciona las fuerzas de presión dentro del fluido con las fuerzas viscosas expresadas en función de las alturas del canal deformado. Surge de una condensación de las ecuaciones de Navier-Stokes y continuidad. Donde p es la presión, h la altura del canal, d la altura del canal en la frontera de salida, p y µ la densidad y la viscosidad. 2.2.3 Ecuación para las alturas del canal Está constituida por la suma del canal indeformado y las deformaciones de los sólidos debido a la acción de la presión originada en el fluido. Siendo x* la posición (conocida) a la cual corresponde la variable yd que fija las deformaciones, el segundo sumando es el término cuadrático de la parábola aproximante del rodillo equivalente y el tercer término, la suma de las deformaciones experimentadas por los dos sólidos sobre sus fronteras debido, como se dijo, a la acción de la presión hidrodinámica. El módulo elástico equivalente (E') está definido como
  • 6. 2.2.4 Balance de energía térmica en el fluido Representa un equilibrio entre el calor transportado por convección y la suma de los calores conducidos hacia las fronteras, el calor generado por efectos viscosos (fuente irreversible) y el calor generado por compresión del fluido (fuente reversible). 2.2.5 Balances de energía térmica en los sólidos Análogamente a lo que ocurre en el fluido, puede determinarse que en los sólidos el equilibrio sólo se establece entre los calores transportados por convección en la dirección del movimiento y por conducción en la dirección transversal a ella. 2.2.6 Condiciones de contorno para el sistema Las condiciones de contorno para la presión establecen que la misma tiene el valor ambiental al comienzo y al final del contacto. Al comienzo en un punto alejado de la línea de centros (-L) y al final, en un punto cuya posición se desconoce. En dicho punto la presión debe alcanzar el valor de referencia con pendiente nula para evitar la formación de presiones subambientales que introduzcan cavitación. Por otro lado, todas las temperaturas (t, ti y t2) deben tomar el valor ambiental al inicio del contacto y coincidir la temperatura del fluido con la de cada sólido sobre las interfaces que definen. Adicionalmente, sobre dichas interfaces debe conservarse el flujo calórico y lejos de ellas, hacia el centro de los sólidos en la dirección y, las temperaturas de estos también deben tender al valor ambiental. Conclusiones: -Se pudo conocer acerca de los diferentes regímenes de Lubricación -Se identificó y reconoció la lubricación de tipo elastohidrodinámica (EHL) e termoelastohidrodinámica TEHL. -Se logró reconocer las aplicaciones de los diferentes regímenes de lubricación dentro del campo automotriz .
  • 7. Recomendaciones - Reconocer en primer lugar todos los regímenes de lubricación para posteriormente entender sus conceptos y diferencias - Establecer ejercicios de aplicación básicos de los diferentes regímenes de lubricación Referencias: [1] MARTINEZ PEREZ, Tribologia integral-, 1era Edición, Mexico Limusa, Editorial Limusa S.A de C.V. grupo noriega editores balderas 95, 2011, Lubricación hidrodinámica pp 65-85 [2] PEDRO ROMAN ALBARRACIN AGUILAR, Tribología y lubricación industrial y automotriz, Tomo I 2da edición, Litochoa Bucaramanga 1993, Lubricación pp155-187