Sistemas de Lubricación: Tipos, Aplicaciones y Criterios de Fallo en Elementos de Máquinas
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Sistemas de Lubricación: Clasificación y Aplicaciones
La lubricación es un proceso fundamental en el funcionamiento y mantenimiento de la maquinaria. Los sistemas de lubricación se pueden clasificar según varios criterios:
- Tipo de lubricante: Aceites o grasas.
- Elemento a lubricar y tipo de lubricación necesaria: Cojinetes, engranajes, guías, etc.
- Necesidad de refrigeración: Sistemas con o sin refrigeración adicional.
- Uso de la máquina: Aplicaciones específicas y requerimientos de lubricación.
Lubricación con Aceites
Existen diferentes métodos de lubricación con aceites, que se pueden agrupar en las siguientes categorías:
1. Lubricación con Pérdida Total
En este tipo de lubricación, el aceite se elimina después de su uso. Algunos ejemplos son:
- Lubricación manual con aceiteras: Suministro irregular, adecuado para órganos de máquinas con bajos requerimientos. Se aplica en pequeñas cantidades (gotas) y de forma frecuente.
- Lubricación por goteo desde depósito con alimentación de aguja.
- Lubricación por goteo desde depósito con alimentación de mecha.
- Lubricación por niebla (actuadores neumáticos): Se crea una emulsión de aire y aceite.
- Lubricación continua.
2. Lubricación con Depósito Autosuficiente
Estos sistemas permiten reutilizar el aceite sin necesidad de una bomba de recirculación. Los componentes a lubricar deben estar dentro de un recipiente estanco. Depósitos de gran capacidad aseguran una buena refrigeración. Se distinguen:
- Lubricación por salpique.
- Lubricación por inmersión.
- Lubricación mediante dispositivos (anillos, cadenas, etc.).
3. Lubricación por Circulación
Sistemas adecuados para mantener una lubricación hidrodinámica y eliminar el calor de forma eficiente. A menudo incorporan intercambiadores de calor (aceite-aire o aceite-agua). Componentes principales:
- Tanque de aceite.
- Bomba (proporciona la presión y el caudal necesarios).
- Conductos de alta presión (ida) y baja presión (retorno).
4. Lubricación por Cojinetes Porosos
Cojinetes fabricados con materiales porosos impregnados de aceite. Cuando la temperatura aumenta debido al movimiento, el aceite se exuda y lubrica. Ideal para cojinetes de difícil acceso.
Lubricación con Grasas
Se utiliza en cojinetes de rodamientos, juntas de transmisiones, guías de máquinas y trenes de engranajes. La aplicación puede ser manual o mediante pistolas engrasadoras.
Análisis Estático de Frenos de Zapata Corta
El análisis de frenos y embragues sigue un procedimiento general:
- Determinación de la distribución de presión sobre las superficies de fricción.
- Establecimiento de una relación entre la presión máxima y la presión en cualquier punto.
- Aplicación de las condiciones de equilibrio estático para determinar la fuerza, el momento de rotación y las reacciones en los apoyos.
En el caso de una zapata corta, se asume una distribución uniforme de la presión sobre el área de rozamiento:
La fuerza normal equivalente es:
Tomando momentos respecto al centro de la articulación:
La fuerza aplicada necesaria es:
Las reacciones en la articulación A son:
La fricción reduce la fuerza necesaria (F). Esto se conoce como acción autoaplicante o autoenergizante. El autotrabamiento ocurre cuando (b-f*a) = 0. Este método es útil para el análisis cuando se conocen las dimensiones y las características del material de fricción. Sin embargo, en el diseño, es más relevante la síntesis: seleccionar dimensiones para obtener el mejor freno o embrague dentro de las limitaciones del material.
Criterios de Fallo en Elementos de Máquinas: Esfuerzos Constantes y Variables
Fallo Debido a Esfuerzos Constantes
Se utiliza el criterio de la tensión cortante máxima. La rotura por tensiones combinadas ocurre cuando el esfuerzo cortante en un punto supera un valor límite, que corresponde al límite de fluencia en el ensayo de tracción. Por lo tanto:
La condición de seguridad es:
Casos habituales de tensiones en elementos de máquinas:
Tensiones biaxiales y cortante:
Tensión monoaxial y cortante:
- Tracción o compresión pura:
= 
Fallo Debido a Esfuerzos Variables
Las tensiones variables no siempre están asociadas a esfuerzos variables en el tiempo. Un elemento de máquina sometido a esfuerzos variables falla cuando se supera el límite de fatiga en cualquier punto. Se definen las tensiones estáticas equivalentes como:
Donde:
Diferentes casos de tensión:
Tracción pura:
Cortadura pura:
- Tensión normal y cortante simultáneas:
