Lubricación
La teoría de la lubricación es un marco fundamental en la mecánica de fluidos que gobierna el flujo de lubricantes viscosos en películas delgadas que separan dos superficies en movimiento relativo, lo que permite la generación de presión hidrodinámica para soportar cargas y al mismo tiempo minimiza la fricción y el desgaste mediante una separación completa de la superficie.[1] Esta teoría simplifica las ecuaciones de Navier-Stokes bajo supuestos de número de Reynolds bajo, inercia insignificante y espesor de espacio pequeño en relación con las dimensiones laterales, lo que convierte a la ecuación de Reynolds en su piedra angular para predecir la distribución de presión y el espesor de la película. Establecido formalmente por Osborne Reynolds en 1886 mediante el análisis de experimentos con cojinetes lisos, explica cómo los fluidos viscosos como los aceites reducen el contacto sólido directo en los sistemas mecánicos.
La teoría abarca varios regímenes de lubricación, que se distinguen por el parámetro de película Λ=hmin/Rq,a2+Rq,b2\Lambda = h_{\min} / \sqrt{R_{q,a}^2 + R_{q,b}^2}Λ=hmin/Rq,a2+Rq,b2, donde hminh_{\min}hmin es el espesor mínimo de la película y RqR_qRq representa la rugosidad de la superficie.[1] En la lubricación hidrodinámica (Λ≥5\Lambda \geq 5Λ≥5), las superficies rígidas están completamente separadas por una película lubricante generada únicamente por el movimiento, sin considerar deformación elástica; las aplicaciones incluyen cojinetes lisos y de empuje.[1] La lubricación elastohidrodinámica (EHL) (3≤Λ<103 \leq \Lambda < 103≤Λ<10) extiende esto a contactos no conformes como engranajes y cojinetes de elementos rodantes, incorporando deformación elástica de superficies y viscosidad del lubricante dependiente de la presión, a menudo utilizando fórmulas empíricas como las de Hamrock y Dowson para un espesor mínimo de película: Hmin=3.63U0.68G0.49W−0.073(1−e−0.68k)H_{\min} = 3.63 U^{0.68} G^{0.49} W^{-0.073} (1 - e^{-0.68k})Hmin=3.63U0.68G0.49W−0.073(1−e−0.68k), donde UUU, GGG y WWW son parámetros adimensionales de velocidad, material y carga, respectivamente.[1] La lubricación límite (Λ<1\Lambda < 1Λ<1) implica una ruptura parcial de la película con contacto de aspereza mitigado por películas límite, aunque recibe menos énfasis en la teoría central.[1]
