Tradicionalmente se habla de tres tipos de regímenes de lubricación, los cuales son, límite, mixto y película completa. Dentro del régimen de película completa pueden establecerse tres regímenes de lubricación; hidrostático, elasto-hidrodinamico e hidrodinámico.
- Régimen de lubricación límite.
Fue inicialmente estudiado por Hardy y Doubleday en 1922, los cuales, definieron que ocurre en elementos que operan a cargas elevadas y no existe una película lubricante suficiente que separe las asperezas de ambas superficies en contacto. Los aditivos de extrema presión son necesarios en estos casos debido a que proporcionaran una película química de protección frente a las elevadas cargas o incremento de la temperatura de trabajo. Los valores de fricción y desgaste en este punto son bastante elevados pero son menor en relación a la ausencia total de lubricante.
- Régimen de lubricación mixta
Se produce cuando el espesor de película lubricante no es lo suficientemente grueso como para separar completamente los picos o asperezas de las dos superficies en contacto. Por lo general, existe un aumento de la fricción y el desgaste pero en menor medida en comparación con el régimen de lubricación limite. Los aditivos de extrema presión y anti-desgaste son necesarios para brindar una protección adecuada. A medida que la velocidad del componente incremente, el espesor de película se hará mayor hasta generar la lubricación de película completa.
- Régimenes de película completa
Lubricación Hidrodinámica:
A mediados del siglo XX solamente se reconocían dos regímenes lubricación; Lubricación Límite y la Lubricación Hidrodinámica. Los estudios de la lubricación hidrodinámica iniciaron con los experimentos clásicos de Tower (1883) y Petrov (1883). Este trabajo fue seguido de cerca por Reynolds en 1886, en el que utilizó una forma reducida de las ecuaciones de Navier-Stokes en asociación con la ecuación de continuidad para generar una ecuación diferencial de segundo orden para calcular la presión en el espacio convergente de contacto de un rodamiento.
La lubricación hidrodinámica ocurre cuando la película lubricante es lo suficientemente gruesa como para evitar que las superficies opuestas entren en contacto. El espesor de película que se forma depende de la velocidad, la carga y la viscosidad del lubricante del componente.
Lubricación Hidrostática:
La lubricación hidrostática logra formar un espesor de película completa a través del suministro de lubricante a presión desde una fuente externa (bomba). Se utiliza cuando una aplicación no puede desarrollar la película hidrodinámica adecuadamente. Debido a que en la lubricación hidrostática no se requiere que exista un movimiento relativo (velocidad) entre las superficies hace que esta aplicación sea adecuada para operaciones de muy baja velocidad. La principal desventaja de este tipo de lubricación es el costo y la complejidad del sistema externo para el suministro de lubricante a presión.
Lubricación Elasto hidrodinámica:
Es una forma de lubricación de película fluida en la que la deformación elástica de las superficies de los elementos se vuelve significativa. El espesor de la película es menor que en la lubricación hidrodinámica. Sin embargo, no se produce ningún contacto de aspereza gruesa entre las superficies. Los espesores de películas que se forman son alrededor de 0.1 – 1 um.
Por lo general, se asocia con componentes de máquinas sometidos a grandes esfuerzos como engranajes (línea de paso) y cojinetes de elementos rodantes.
Referencias:
Lubrication Background, NASA
Handbook of Lubrication and Tribology, Volume II
