Estudio Termohidrodinámico de Flujo de Lubricante en Cojinetes

Abstract

Los cojinetes hidrodinámicos son elementos mecánicos que permiten mantener dos superficies sólidas separadas mediante una película de fluido lubricante. La capacidad del flujo para generar presión se debe a su geometría, a la viscosidad del fluido y a la presencia de velocidad relativa entre las superficies. Generalmente, el estudio de la lubricación hidrodinámica se realiza empleando los balances de cantidad de movimiento integrados en el balance de masa, obteniéndose la Ecuación de Reynolds. En ella, la presión es constante en el espesor de la película fluida, por lo que el problema se reduce a dos dimensiones (para el proceso isotérmico). En este trabajo se aborda la mecánica del flujo a través de la solución numérica de las ecuaciones de conservación para el lubricante. El esquema de cálculo, presentado en trabajos previos, se basa en la aplicación del método de valor inicial acoplado con una técnica de shooting para resolver las ecuaciones de diferencias sobre una grilla computacional. Esta metodología permite evaluar los perfiles de todas las variables en las tres direcciones, por lo que ayuda a la comprensión de fenómenos como la influencia de la disipación viscosa y una apreciación realista del cambio de pendiente del perfil de presión cuando se llega a la zona de cavitación de la película lubricante. Los resultados obtenidos son contrastados con resultados experimentales propios y con métodos analíticos.