¿Por qué el aceite es mejor lubricante que el agua?

Question

¿Cómo es que el aceite mineral es mejor lubricante que el agua, aunque ésta tenga una viscosidad menor?

Cuando dos superficies se deslizan una sobre otra con un hueco lleno de un fluido, las diferentes capas del fluido son arrastradas a diferentes velocidades. La capa superior que toca la superficie metálica superior tendrá la misma velocidad que la propia superficie, mientras que la capa inferior está inmóvil. La velocidad en las capas intermedias se distribuye linealmente y existen fuerzas de fricción entre esas capas que frenan el movimiento. Estas fuerzas de fricción deberían reducirse, sin embargo, si se elige un fluido de menor viscosidad.

¿Cómo es que esto no es así?

¿Tiene que ver con la polaridad del agua, de modo que se adhiere a las superficies de manera diferente que el aceite?

Answer 1

Tu derivación se compone de afirmaciones correctas y, efectivamente, si se sabe que algo actúa como lubricante, queremos que la viscosidad sea lo más baja posible porque así se reducirá la fricción. Por ejemplo, la miel es un mal lubricante porque es demasiado viscosa.

Sin embargo, su derivación no es toda la historia. La segunda condición es que las dos superficies deben permanecer separadas. Si utilizas un lubricante con una viscosidad demasiado baja, las superficies entrarán en contacto y volverá a aparecer la fricción original.

Por lo tanto, el lubricante óptimo es el líquido menos viscoso que es lo suficientemente viscoso para mantener las superficies separadas. Cuál de ellos es el óptimo depende de las superficies detalladas y de otras condiciones. Por ejemplo, existen situaciones en las que el agua es mejor lubricante que el aceite; por ejemplo, cuando el hielo se desliza sobre el hielo. Parte del hielo se derrite y el agua es la razón por la que el hielo se desliza tan bien.

Answer 2

Un buen lubricante tiende a minimizar eficazmente el contacto directo entre los componentes de cualquier dispositivo que lo necesite

Teniendo esto en cuenta, la viscosidad no es el único factor que interviene. Si se muele la mina de un lápiz de grafito, se obtiene un lubricante muy fino. Es posible que en el caso del agua colocada entre dos superficies, una gota de agua que debía actuar como capa intermedia, se desplace fácilmente, lo que provoca un contacto inoportuno entre las partes que, de otro modo, estarían lubricadas, con el consiguiente desgaste, mientras que los componentes del aceite tienden a permanecer en su lugar como medio intermedio y actúan como lubricante. Obviamente, el grafito, al ser un polvo fino, no se comporta como el agua.

Answer 3

La situación de placa paralela que usted describe no es la condición típica que se encuentra en las operaciones prácticas de lubricación. Además de facilitar el deslizamiento de las superficies entre sí, el rodamiento lubricado debe soportar una carga normal. Para ello, la separación entre las superficies varía en función de la ubicación a lo largo del rodamiento. Por ejemplo, en un cojinete de deslizamiento, el eje no será concéntrico con el manguito del cojinete y, en un cojinete de deslizamiento, la superficie móvil forma un pequeño ángulo con la superficie fija. Estas características de la geometría permiten que la presión se acumule en el espacio entre las superficies como resultado de una combinación de flujo de arrastre y flujo de presión. Esto provoca una carga normal ascendente en el miembro deslizante. Cuanto mayor sea la viscosidad del lubricante, mayor será la acumulación de presión y la carga normal que puede soportar el rodamiento. Por eso se utilizan lubricantes de mayor viscosidad que el agua.

Answer 4

Por qué el aceite es resbaladizo

Para explicar por qué el aceite es resbaladizo hay que analizar su composición química propiedades químicas. En primer lugar, el aceite es apolar, lo que significa que no tiene una carga carga positiva o negativa. Algunas moléculas, como el agua, tienen una "distribución de la carga, lo que significa que la molécula actúa casi como una una batería, parte de ella tiene una carga positiva y parte tiene una carga negativa. El resultado, porque lo positivo es atraído por lo negativo y viceversa, es que el agua y otras moléculas "polares" se pegan entre sí. El aceite no tiene este problema, por lo que una molécula de aceite puede una molécula de aceite puede pasar por encima de otra con más facilidad que una molécula de agua puede pasar por encima de otra. otra.

A la resbaladicidad del aceite se suma su tendencia a formar capas distintas capas mediante las fuerzas denominadas de Van der Waals, o más específicamente las fuerzas de dispersión de Londres (un tipo de fuerza de Van der Waals). Estas fuerzas, que son las más débiles que se conocen en la ciencia, pueden ayudar a que las cosas viejas cosas juntas, lo que aumentaría la fricción. Sin embargo, los aceites tienen la Sin embargo, los aceites tienen la propiedad única de formar fuerzas sólo dentro de las capas porque las moléculas son esencialmente planas. Planar sólo significa que las moléculas son planas, como subraya el diagrama siguiente, y que sólo ocupan espacio en dos dimensiones en lugar de tres. Sin proyecciones a las que adherirse, las fuerzas sólo pueden distribuirse dentro del plano y, por lo tanto, no hay fuerzas para para unir una capa con la siguiente. Así, dos capas de aceite no se unen entre sí en gran medida. entre sí en gran medida. ...

• http://www.petroleum.co.uk/oil-as-a-lubricant Espero que esto responda a su pregunta

Answer 5

@tbf tiene razón; la lubricación, y la tribología en general, es complicada. Por eso hay ese gran esfuerzo por entenderla y diseñar materiales avanzados.

Hay varios fenómenos que hacen que la fuerza de fricción exista y los que has descuidado hacen que los aceites sean superiores al agua en la mayoría de las aplicaciones industriales.

En el deslizamiento en seco podemos identificar adhesión (dominante para dos superficies vítreas súper lisas), asperidad saltos y deformaciones (dominante para dos superficies rugosas y duras) y arado (dominante para el deslizamiento de una superficie dura y rugosa contra una blanda). Algunos añaden la unión química como causa independiente, otros la consideran parte de la adhesión y otros la consideran una condición.

Los lubricantes se eligen para reducir la fricción y el desgaste y no existe un superlubricante universal ideal para cualquier aplicación. Hay que tener en cuenta:

• Todos los materiales en contacto deslizante;
• Rango de las fuerzas aplicadas;
• La temperatura;
• Velocidades de deslizamiento;
• Entorno (flujo de aire/líquido, entorno químico, frecuencia de deslizamiento, presencia de residuos, ...)

A la pregunta, el aceite mineral es un buen lubricante en caso de deslizamiento de dos metales porque pasiva las superficies e impide su contacto (la adherencia queda por tanto desatendida), si la viscosidad es lo suficientemente baja también decae la interacción entre las asperezas de ambas superficies. Por otra parte, el agua puede reaccionar químicamente con las superficies y, debido a su baja viscosidad, no puede impedir la interacción de las asperezas. Pero esto no dice nada en general.

Notas:
El lubricante más común en la Tierra es el agua: las articulaciones de los cuerpos de todos los vertebrados están lubricadas con agua.
Como señaló Abhinav, el grafito y todos los lubricantes sólidos mencionados en los comentarios debajo de su respuesta son buenos lubricantes y no se puede definir la viscosidad allí.
Las bombas turbomoleculares utilizan cojinetes magnéticos en los que el "lubricante" es el vacío.