En la lubricación industrial, la capacidad de un lubricante para formar una película entre dos superficies en movimiento es crucial para reducir la fricción y el desgaste. Existen cuatro regímenes principales de lubricación que se distinguen por el espesor de esta película: de límite, mixta, elastohidrodinámica e hidrodinámica.
Cada uno de estos regímenes se ve influenciado por factores como la viscosidad del lubricante, la carga aplicada, la velocidad relativa de las superficies y las condiciones de fricción.
Conocer las características distintivas de cada tipo nos ayuda a entender cómo se comportan la fricción y el desgaste y, por tanto, a elegir qué producto es más adecuado para cumplir con las exigencias de nuestra aplicación.
Lubricación de límite
Se da cuando la película de lubricante es extremadamente delgada y no es suficiente para separar completamente las superficies en contacto. En este régimen, los aditivos del lubricante, como los modificadores de fricción y de extrema presión (EP), juegan un papel crucial en la reducción del desgaste.
Este es el escenario más complejo, ya que el desgaste es considerable y la fricción puede generar calor excesivo y fallos prematuros.
El hecho de que las superficies metálicas estén en contacto directo con una fina capa de lubricante adsorbido implica:
- Alto coeficiente de fricción y desgaste en la aplicación.
- Baja capacidad de carga del lubricante.
- Se da en condiciones de arranque y parada frecuentes de maquinaria y en operaciones con alta carga y baja velocidad.
Las aplicaciones más comunes donde se utiliza este régimen de lubricación son:
- Rodamientos sin lubricación inicial.
- Trenes de laminación.
- Herramientas de corte.
Lubricación mixta
Se caracteriza por la coexistencia de contacto directo entre las superficies y áreas donde la película de lubricante es suficiente para proporcionar separación parcial. Este régimen responde a situaciones donde las condiciones de carga, velocidad y viscosidad del lubricante no permiten una película completa y continua.
Este régimen es crítico porque un desequilibrio puede llevar a un aumento de la fricción y, por ende, del desgaste. Un mantenimiento adecuado es esencial en este caso.
Con este tipo de lubricación hay contacto intermitente entre las asperezas de las superficies y zonas separadas por la película de lubricante y se caracteriza por:
- Coeficiente de fricción y desgaste variables en la aplicación.
- Mayor capacidad de carga que la lubricación de límite por parte del lubricante.
- Se da en condiciones de rodadura con cargas moderadas o deslizamiento con cargas bajas.
- La fricción y el desgaste son intermedios, menores que en la lubricación de límite, pero mayores que en la lubricación hidrodinámica.
En cuanto a las aplicaciones donde se recurre a la lubricación mixta destacan:
- Motores de combustión interna durante el arranque y parada.
- Máquinas herramienta durante el mecanizado.
Lubricación elastohidrodinámica
En este tipo, las altas cargas y velocidades de las superficies en movimiento causan la deformación elástica de las superficies en contacto y un aumento significativo en la viscosidad del lubricante debido a la presión elevada.
En este régimen es importante que haya una película de lubricante suficientemente gruesa para separar las superficies, incluso bajo cargas elevadas. Se caracteriza por:
- Las superficies se deforman elásticamente bajo la alta presión.
- La viscosidad del lubricante aumenta considerablemente en la zona de contacto.
- A pesar de las altas cargas, la fricción y el desgaste son bajos debido a la presencia de una película de lubricante robusta.
Las aplicaciones típicas donde se recurre a la lubricación elastohidrodinámica son:
- Rodamientos de rodillos y engranajes de alta carga.
- Contactos de alta presión, como en los sistemas ferroviarios.
Lubricación hidrodinámica
Se caracteriza por la formación de una película completa de lubricante que separa totalmente las superficies en movimiento. Este régimen ocurre cuando las velocidades de operación son altas y las cargas son moderadas, permitiendo que el movimiento relativo de las superficies genere una presión hidrodinámica que mantiene la película de lubricante.
Se caracteriza por:
- Las superficies están completamente separadas por la película de lubricante.
- La fricción es baja y principalmente de naturaleza viscosa.
- El desgaste es mínimo debido a la ausencia de contacto directo entre las superficies.
En cuanto a las aplicaciones, las más comunes son:
- Cojinetes de deslizamiento en motores y turbinas.
- Equipos de alta velocidad y carga moderada.
Factores que influyen en los regímenes de lubricación
Los regímenes de lubricación se ven afectados por varios factores, tales como:
Viscosidad del lubricante: determina la capacidad del lubricante para formar una película resistente. Los fluidos de mayor viscosidad tienden a mantener una película más gruesa bajo cargas elevadas.
Carga aplicada: las cargas más altas pueden comprimir la película de lubricante, desplazando al régimen de lubricación hacia la lubricación de límite o mixta.
Velocidad relativa: a mayor velocidad relativa de las superficies, mayor es la capacidad de formar una película hidrodinámica.
Condiciones de fricción: las propiedades de fricción de las superficies y del lubricante determinan cómo se distribuye la carga y cómo se mantiene la película del fluido.
¿Por qué es importante conocer estos regímenes de lubricación?
El conocimiento de los distintos regímenes de lubricación es esencial para la correcta selección y aplicación de lubricantes en la industria. Cada régimen tiene sus propias características y su adecuada gestión permite:
- Optimizar el mantenimiento: identificar el régimen de lubricación en el que opera una máquina permite realizar un mantenimiento predictivo y proactivo, evitando averías complicadas.
- Mejorar el rendimiento: una correcta aplicación de lubricantes adecuados a cada régimen puede mejorar la eficiencia energética y prolongar la vida útil de los equipos.
- Ahorro de costes: minimizar la fricción y el desgaste no solo reduce la frecuencia de reparaciones, sino que también disminuye el consumo de energía y los costes operativos.
La combinación de una adecuada selección de lubricantes, un mantenimiento proactivo y un entendimiento profundo de las condiciones operativas permite maximizar la eficiencia y fiabilidad de nuestros equipos.
Conocer los regímenes de lubricación y su impacto es clave para cualquier profesional involucrado en la gestión de activos industriales. El cuidado de tus equipos empieza por entender cómo funcionan.
