Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

612 PARTE TRES Diseño de elementos mecánicos
Los artículos de Raimondi y Boyd se publicaron en tres partes y contienen 45 gráficas
detalladas y 6 tablas de información numérica. En las tres partes, las gráficas se emplean
para definir las variables de relaciones longitud-diámetro (l/d) de 1:4, 1:2 y 1 para ángulos
beta de 60 a 360°. Bajo ciertas condiciones, la solución de la ecuación de Reynolds proporciona
presiones negativas en la parte divergente de la película de aceite. Como un lubricante
por lo general no puede soportar un esfuerzo de tensión, en la parte III de los artículos de
Raimondi y Boyd se supone que la película de aceite se rompe cuando su presión vale cero.
La parte III también contiene datos de los cojinetes infinitamente largos; como no tienen
extremos finales, significa que no hay fugas laterales. Las gráficas que se presentan aquí
provienen de la parte III de los artículos y sólo son para chumaceras completas (β = 360°).
El espacio no permite la inclusión de gráficas para cojinetes parciales, lo cual significa que
se deben consultar las gráficas de los artículos originales cuando se deseen ángulos beta
menores de 360°. La notación es casi la misma que en este libro, por lo cual no se deben
presentar problemas.
Gráficas de viscosidad
(figuras 12-12 a 12-14)
Uno de los supuestos más importantes del análisis de Raimondi y Boyd consiste en que la
viscosidad del lubricante es constante a medida que pasa por el cojinete. Pero, puesto que se
realiza trabajo sobre el lubricante durante este flujo, la temperatura del aceite es mayor cuando
sale de la zona de carga que la que tenía cuando entró. Además, las gráficas de viscosidad
indican muy claro que disminuye en forma significativa con un incremento de la temperatura.
Debido a que el análisis se basa en una viscosidad constante, ahora el problema consiste en
determinar el valor de la viscosidad que hay que considerar en el análisis.
Parte del lubricante que entra al cojinete emerge como flujo lateral y transporta cierta
cantidad de calor. El resto fluye a través de la zona de carga del cojinete y transporta el remanente
del calor generado. Al determinar la viscosidad que se utiliza, se empleará una temperatura
igual al promedio de las temperaturas de entrada y salida, o
T prom = T 1 +
T
2
(12-14)
donde T 1 es la temperatura de entrada y ΔT es el aumento de la temperatura del lubricante
desde la entrada hasta la salida. Por supuesto, la viscosidad que se utiliza en el análisis debe
corresponder a la T prom .
La viscosidad varía de una manera no lineal, en forma notable, con la temperatura. Las
ordenadas de las figuras 12-12 a 12-14 no son logarítmicas, ya que las decenas son de diferente
longitud vertical. Estas gráficas representan las funciones de temperatura contra viscosidad
para grados comunes de aceites lubricantes, expresadas con las unidades de ingeniería
acostumbradas y en SI. Se tiene la función de la temperatura contra viscosidad sólo en forma
gráfica, a menos que se desarrollen ajustes de curvas. Vea la tabla 12-1.
Uno de los objetivos del análisis de la lubricación consiste en determinar la temperatura
del aceite a la salida, cuando se especifican el aceite y su temperatura de entrada. Es un tipo
de problema de prueba y error. En un análisis, primero debe estimarse el aumento de temperatura,
pues ello permite determinar la viscosidad a partir de la gráfica. Con el valor de la
viscosidad, se realiza el análisis donde se calcula el aumento de temperatura. Con esto, se
establece una nueva estimación del aumento de temperatura. Este proceso continúa hasta que
coinciden las temperaturas estimada y calculada.