Análisis Termohidrodinámico de Cojinetes Cortos

Abstract

La teoría de lubricación hidrodinámica isotérmica es extensamente utilizada para determinar el comportamiento de cojinetes hidrodinámicos. No obstante, a medida que se van incrementando las necesidades desde el punto de vista tecnológico, las condiciones de operación se hacen más severas. Esto implica mayor carga unitaria y velocidad de rotación, ocasionando que la temperatura del fluido lubricante varíe notablemente como consecuencia de la disipación de energía por efectos viscosos. Dado que las propiedades del fluido son funciones de la temperatura (fundamentalmente la viscosidad), cuanto más severas sean las condiciones de operación de un cojinete, menos certera será la predicción de su funcionamiento utilizando la hipótesis de flujo isotérmico. Por ende, se necesita la solución en conjunto de los balances de cantidad de movimiento, masa y energía para poder obtener los perfiles de presión y temperatura.
En este trabajo se presenta la solución numérica semi-acoplada de las ecuaciones de conservación para el caso del cojinete corto lubricado con un fluido Newtoniano. Tanto la densidad como capacidad calorífica del lubricante se consideran constantes, mientras que su viscosidad varía exponencialmente con la temperatura.
El tratamiento del sistema de ecuaciones presenta la novedad de la incorporación de la temperatura de mezcla (“bulk temperature”) como variable, con el objetivo de disminuir el grado de no-linealidad.
Hasta el presente se han comparado los resultados obtenidos mediante esta formulación con datos experimentales y numéricos de otros autores, logrando buenas predicciones en las distribuciones de presión y temperatura de la película fluida.