Lubricación permanente mediante recubrimientos

Existen innumerables sistemas mecánicos en los cuales interacciones superficiales de distintas partes en movimiento relativo hacen a la fricción y el desgaste críticos. Es una práctica común en mecanismos y elementos de maquinas la utilización de grasa para la lubricación permanente de los mismos. Dependiendo del tipo y las condiciones de funcionamiento de estos mecanismos, es posible reemplazar la lubricación húmeda que provee la grasa por una lubricación seca por medio de recubrimientos.
*Por Ph.D. Diego Nicolás dell’Erba

La ventaja de este tipo de recubrimiento es que no acumulan contaminantes, puede ser aplicado en ambientes agresivos y proteger la superficie de la corrosión e incluso ser empleados en entornos de alto vacío, suministrar bajo coeficiente de fricción y condiciones tribológicas uniformes en un amplio rango de temperaturas. Para mecanismos caracterizados por altas presiones de contacto, altas temperaturas de funcionamiento y baja velocidad de deslizamiento, es posible la utilización de recubrimientos en forma efectiva.

Figura 1

Características de los recubrimientos

Los recubrimientos a ser aplicados en sistemas tribológicos, consisten en una matriz polimérica que contiene una dispersión de partículas de lubricante sólido. La matriz puede ser de diferentes tipos, pero todas requieren un tiempo de curado a una determinada temperatura. Los lubricantes solidos dispersos en estos recubrimientos pueden también ser de diferente naturaleza y esto le otorga al recubrimiento diferentes propiedades tribológicas. Los lubricantes solidos más comunes utilizados en la industria son:

Disulfuro de Molibdeno (MoS2)
Disulfuro de Tungsteno (WS2)
Grafito
PTFE (Teflon)

Las propiedades tribológicas de los recubrimientos están entonces determinadas por la naturaleza del polímero utilizado (ej: politetrafluoretileno, acrílicos, fenólicos, celulósicos, resinas epoxi) y por la selección de lubricante solido contenido en la matriz, cantidad y distribución.

 

Aplicación

Se ha observado que los recubrimientos sólidos basados en algún polímero en particular forman una capa coherente de 5 a 20 micrones de espesor dependiendo del producto aplicado, siendo su desempeño fuertemente afectado por el espesor de película, la preparación de la superficie del sustrato para el anclaje mecánico del recubrimiento, y por el tamaño, forma, concentración y grado de dispersión de los lubricantes internos.

Como proceso previo a la aplicación del recubrimiento, es necesario dotar a la superficie metálica de cierta rugosidad para producir el anclaje necesario. Esta condición puede producirse ya sea por un proceso de conversión química como el fosfatizado al Zn o al Mn o por un proceso mecánico como el granallado. Ambos procesos producen superficies aptas para la correcta aplicación de recubrimientos lubricantes.
El recubrimiento debe aplicarse sobre esta superficie por un método de aplicación que garantice la uniformidad de la aplicación y la obtención de espesores dentro del rango recomendado para el correcto funcionamiento. En algunos casos, las superficies pueden ser pre-calentadas para mejorar la uniformidad de aplicación y la evaporación de solventes. El espesor de recubrimiento debe controlarse en distintos puntos con medidores por ultrasonido.

 

Ensayos

Dependiendo de la envergadura del proyecto, es posible realizar ensayos tribológicos para determinar si el esquema de recubrimiento a utilizar es el adecuado. Estos ensayos pueden realizarse en el país en el Grupo de Tribología de la Universidad Nacional del Sur (Bahía Blanca) que cuenta con varios tribómetros, dispositivos de medición y control y personal calificado. Los ensayos tribológicos permiten estimar la respuesta en servicio del esquema de recubrimiento, así como el coeficiente de fricción del sistema.

En un ensayo, se somete al recubrimiento en contacto deslizante, aumentando la presión de contacto y obteniendo como salida el torque requerido por el sistema para para mantener velocidad de deslizamiento constante (Figura 1). A partir de estos ensayos puede determinarse si el sistema es adecuado para esa aplicación y el coeficiente de fricción del mismo.

 

Diego Nicolás Dell´Erba

* Ph.D. Diego Nicolás dell’Erba
Gerente General RATIO Engineering
El Dr. dell’Erba tiene más de quince años de experiencia como investigador e Ingeniero de Diseño en la industria del petróleo y gas. Es Ingeniero mecánico de la Universidad de Mar del Plata, Argentina, y tiene un Doctorado (Ph.D.) otorgado por la Universidad de Gales, Reino Unido.

 

Más información:
ratio-eng.com

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