El umbral crítico para el funcionamiento seguro de los cojinetes de presión dinámica líquida.

La fiabilidad de los cojinetes de presión dinámica de líquido en maquinaria rotativa de alta velocidad está directamente relacionada con la vida útil y la seguridad operativa de la máquina. Su clave reside en mantener una película de aceite lubricante estable; si esta se rompe, el contacto directo con la superficie metálica provocará rápidamente desgaste, aumento de temperatura e incluso fallos catastróficos. ¿Cómo identificar y evitar con precisión este punto crítico?

La clave reside en comprender dos límites de fallo: un espesor insuficiente de la película de aceite y un aumento descontrolado de la temperatura. Según la documentación técnica pertinente, el espesor mínimo de la película de aceite debe ser estrictamente mayor que la suma de las rugosidades superficiales de los dos pares de fricción; de lo contrario, las microprotuberancias perforarán la película de aceite, provocando lubricación límite o incluso fricción seca.

Tomando como ejemplo el diseño de los cojinetes de una turbina de vapor (Esquema 1), un suministro insuficiente de aceite y una viscosidad inadecuada provocaron un aumento excesivo de la temperatura de funcionamiento. Posteriormente, mediante la optimización de la relación de aspecto de los cojinetes, el ajuste de las características de viscosidad-temperatura del aceite lubricante y el fortalecimiento del sistema de refrigeración, se logró controlar el aumento de temperatura dentro de un rango seguro. Esto demuestra que unos parámetros estructurales adecuados y un diseño correcto del sistema de suministro de combustible constituyen una doble garantía para prevenir fallos.

Además, el análisis de estabilidad es fundamental. Cuando la velocidad, la carga o la excentricidad superan el rango crítico, la película de aceite puede volverse inestable, provocando remolinos u oscilaciones. Por lo tanto, en la fase de diseño, es necesario combinar la ecuación de Reynolds con la simulación dinámica para garantizar que el punto de operación se encuentre lejos de la región inestable.

En resumen, las estrategias principales para evitar el fallo de los cojinetes de presión dinámica de líquido incluyen:

1. Calcule con precisión y deje un margen para el espesor mínimo de la película de aceite;

2. Seleccionar adecuadamente la viscosidad y la presión de suministro del aceite lubricante en función de las condiciones de trabajo;

3. Optimizar los parámetros geométricos de los cojinetes (como la holgura, la relación de aspecto);

4. Reforzar la gestión térmica para evitar que una temperatura excesiva del aceite provoque una caída repentina de la viscosidad.

Solo controlando sistemáticamente estos elementos se puede lograr que el equipo funcione de manera eficiente, evitando el riesgo de ruptura de la película de aceite.