Pregunta:
¿Por qué se utiliza aceite como lubricante en generadores de energía, mientras que el agua es el lubricante más disponible, más barato y accesible?
Sam B
2019-11-18 02:18:59 UTC
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La menor viscosidad del agua reduce la fricción. Además, el agua puede transferir el calor mucho mejor que los aceites. Entonces, ¿por qué no usar agua como lubricante en turbinas eólicas o hidroeléctricas, especialmente en equipos que operan en el océano?

Parece ser un material perfecto. Es el líquido más abundante de la Tierra y no causa ningún daño ecológico.

El agua del océano es salada, lo que aumenta los problemas de corrosión a menos que la purifique ...
Creo que mi pregunta sobre física. SE podría ser de su interés: https://physics.stackexchange.com/questions/259501/why-is-oil-a-better-lubricant-than-water
¿Por qué cree que una viscosidad más baja sería algo bueno en un lubricante para rodamientos? :)
@Luaan ¡Fricción más pequeña!
El vacío no tiene fricción. ¿Por qué no usamos cojinetes de vacío? : P (curiosamente, en realidad lo hacemos, pero son bastante especiales).
Las propiedades químicas del agua como un solvente casi universal que también puede convertirse fácilmente en un ácido u oxidante, así como vaporizar o congelar bajo la mayoría de las temperaturas de trabajo, lo hacen menos que un lubricante ideal en la mayoría de las aplicaciones de larga duración.
Si el agua funciona bien como lubricante, ¿por qué no podemos ponerla en los motores de nuestros automóviles, etc.? Piensa en las consecuencias de eso, amigo.
Cuatro respuestas:
Sam Farjamirad
2019-11-18 02:40:27 UTC
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El objetivo de la lubricación es mantener las dos superficies casi separadas.

El agua tiene una viscosidad baja en comparación con los lubricantes a base de aceite, lo que significa que forma una película más delgada (espesor de película electrohidrodinámica) entre las dos superficies; cuanto más fina sea la película, mayor será la posibilidad de contacto físico directo entre las piezas.

Entonces, la viscosidad más alta en realidad puede ser útil aquí. Otra cosa sobre el agua es que su viscosidad no aumenta con la presión, a diferencia de los lubricantes a base de aceite, ya que normalmente las dos superficies operan bajo presión.

Los aceites son mejores amortiguadores de vibraciones que el agua.

Como @SolarMike mencionó en los comentarios, el agua es extremadamente corrosiva y también puede disolver muchos elementos destructivos.

Gracias al efecto capilar, las moléculas de agua pueden penetrar en las microgrietas en / debajo de la superficie de las piezas. Una vez allí, debido a la presión extrema, esas moléculas pueden descomponerse en hidrógeno y oxígeno y acumular presión en las grietas, lo que conduce a la propagación y falla de las mismas. Este fenómeno se llama fragilización por hidrógeno.

El agua también proporciona un ambiente muy bueno para los hongos y otros microorganismos vivos, que se descomponen y cambian el PH del agua, generalmente un cambio hacia un ambiente ácido, que a su vez también corroe el acero.

La fragilización por hidrógeno no está relacionada con la propagación de grietas, porque el hidrógeno no tiene ninguna razón para permanecer en una grieta. Crea grietas que no están abiertas a la superficie, dentro del material. Me da miedo.
@SamFarjamirad ¿tiene una fuente de descomposición de H2O a alta presión? Nunca escuché de tal efecto, y me sorprende mucho que tal efecto exista, pero si existe, me gustaría una confirmación autorizada. (En general, me preocuparía más por el radical de oxígeno que por la fragilización del hidrógeno en esa situación, pero, de nuevo, no tengo suficientes antecedentes sobre la dinámica física y química bajo alta presión para estar seguro).
@toolforger Encontré el concepto en un capítulo llamado tribología cuando asistía a la universidad, creo que el curso era mecánica de fracturas. No tengo ninguna idea del fenómeno físico en absoluto. Mejor pregunte en la pila de Physic.
La fragilización por hidrógeno de @SamFarjamirad es un efecto bien conocido. Es la descomposición de H2O lo que estoy cuestionando; si no tiene una referencia, probablemente debería eliminarla de su respuesta.
Además, el agua se expande a medida que se congela.
@toolforger Dado que la pregunta no es sobre el fenómeno en absoluto, no veo ninguna razón para eliminarlo. Los materiales electrocatalíticos con alta actividad (algún tipo de aceros), en combinación con la presión, dan como resultado la división del agua. Nuevamente, la pregunta no es cómo sucede esto. Quizás OP tenga algo que decir aquí.
Los sistemas @SimonRichter Dynamic requieren lubricación, ya que el agua fluye nunca se congela, en los generadores eólicos e hidroeléctricos las partes se deslizan bastante rápido entre sí para que el lubricante se caliente, a veces hasta algunas decenas de grados. Bien puede causar algunos problemas en aplicaciones especiales.
@SamFarjamirad La razón para eliminarlo sería porque está proporcionando información _incorrecta_, cuando la información ni siquiera es necesaria. Una búsqueda rápida parece sugerir que la alta presión en realidad _previene_ la descomposición; mientras que el calor y la baja presión son más propensos a causarlo.
@SamFarjamirad Wow ... respuesta agresiva mucho? Tu respuesta no menciona electrocatalizadores. No veo por qué me ataca por decir cosas que faltan en su respuesta. Estoy cuestionando específicamente la afirmación de que el aumento de presión conduce a la descomposición; porque por lo que entiendo es todo lo contrario. No veo por qué pasaría a la ofensiva en lugar de simplemente apoyar la información que ha proporcionado.
Tampoco creo que sea una caracterización precisa de la fragilización por hidrógeno. Usted describió un fenómeno con varias etapas, ninguna de las cuales es la absorción de hidrógeno o la fragilidad (un tipo de debilitamiento) causada.
@JMac ¡Es difícil descifrar el tono del texto! Mi comentario no fue agradable, estoy de acuerdo, ¡pero no estaba siendo agresivo! Creo en la libertad de expresión, que está siendo violada, uno de los moderadores borró mi comentario. Si cree que la respuesta es incorrecta, entonces déjela en contra, no me indique que elimine la respuesta.
@SamFarjamirad No te indiqué que borraras la respuesta ... como en absoluto. Señalé que parte de esta respuesta parece no estar respaldada y que no era necesaria. No veo por qué lo mantendría en la respuesta si no puede encontrar ninguna fuente que lo respalde. Además, la libertad de expresión no es relevante aquí. Este es un sitio web privado, no se aplica la libertad de expresión.
blacksmith37
2019-11-18 03:32:45 UTC
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El agua de mar es lo peor del mundo para colocar en un dispositivo mecánico metálico. Como se señaló, la corrosión sería terrible; metales diferentes, corrientes parásitas, etc. El engranaje de turbinas eólicas es una aplicación excepcionalmente exigente; Se necesitan lubricantes EP (presión extrema) con grafito y / o sulfuro de molibdeno, etc. Estoy seguro de que un problema importante abordado por los ingenieros de máquinas eólicas para aplicaciones marinas es sellar los sistemas de lubricación para mantener la sal y la humedad fuera. No es el menor de los problemas que el agua tiene pocas cualidades de lubricidad o ninguna, como la resistencia de la película.

* Aqua regia * sería peor ...
@MartinBonnersupportsMonica Mi intuición encontró inmediatamente ácido clorhídrico. Claro, el agua regia destruye la superficie rápidamente. Pero el ácido clorhídrico hace que cualquier superficie a la que lleguen sus vapores se corroa, si es posible. Lento, pero no mucho mejor. Si las superficies son complejas, mucho peor.
Medievalist
2019-11-19 22:05:40 UTC
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¡Gran pregunta! El agua se se utiliza absolutamente como lubricante en algunos sistemas de generación de energía. Por ejemplo, muchas turbinas de estilo Francis utilizan su agua de alimentación como lubricante primario y refrigerante del cojinete principal inferior. (En las viejas turbinas de Loeffel, ese cojinete estaba hecho típicamente de madera de lignum vitae y podía durar hasta 100 años con un uso casi constante). La buena ingeniería aprovecha la disponibilidad de agua barata siempre que sea aplicable.

Pero el agua se congela y se expande, destruyendo los motores, por lo que no es adecuada para todas las aplicaciones. Esto es un problema cotidiano suficiente para que los automóviles estén diseñados con "tapones de congelación" y bloqueen los puertos del calentador y, por lo general, utilicen productos químicos anticongelantes tóxicos y nocivos para el medio ambiente en sus sistemas de refrigerante líquido. Si su generador falla en un clima frío, no querrá que se congele antes de poder repararlo.

(Un tapón de congelación, también llamado tapón de Welch, es un tapón de agujero central hecho a propósito lo suficientemente débil como para fallar antes de que el bloque se agriete debido al refrigerante congelado. El proceso de fundición del bloque deja agujeros en el núcleo.)

Y aunque el agua absolutamente pura es un aislante eléctrico en el laboratorio, en la vida real es no, porque incluso la más mínima cantidad de contaminación hace que el agua sea un excelente conductor eléctrico. Los aceites, por otro lado, generalmente tienen una conductividad baja constante hasta que están tan cargados de contaminantes metálicos que han perdido lubricidad. Si su generador tiene una fuga de aceite, el aceite no proporcionará una ruta conductora para reparar los técnicos y otras partes del sistema.

Y finalmente, como ya han señalado otros, el agua es muy corrosiva, especialmente el agua de mar. Dado que el óxido se expande a cinco veces el tamaño del acero del que proviene, no puede usar ninguna de las aleaciones de hierro baratas en agua, lo que aumenta el costo de los materiales con bastante rapidez.

Los aceites de petróleo son un excelente lubricante, que se puede purificar y reciclar muchas veces. Al menos ya en 1915, la gente inteligente escribía que la quema de combustibles como el petróleo es un desperdicio criminal de un recurso limitado y fantásticamente valioso; está robando a las generaciones futuras para convertir nuestro tesoro compartido en venenos atmosféricos. ¡Es agradable ver a personas como usted pensando en estas cosas!

Gran punto sobre el aislamiento, lo olvidé en mi publicación. @SamB
También sería bueno mencionar el punto de ebullición bajo del agua.
@axsvl77, sí, muy cierto. No es un problema en las turbinas de alto caudal, pero ciertamente es un gran problema en los sistemas de circuito cerrado.
Harper - Reinstate Monica
2019-11-19 21:44:50 UTC
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Lubricidad es una cualidad del material

Analice las dificultades que han tenido para eliminar el azufre del combustible diesel. Se agregó azufre (o no se eliminó) para aumentar la lubricidad del combustible diesel, para mejorar la libertad de movimiento en las bombas de inyección. Eso que falta es una dificultad para los motores diesel más antiguos cuyas bombas dependen de él. El combustible es básicamente el mismo en otros aspectos, excepto por este factor de lubricidad. Esto se recupera fácilmente con tan solo un 2% de biodiésel.

Así que aquí tiene estos dos líquidos, diesel mineral y biodiesel, que aparentemente son lo mismo. Pero uno es "hábil" y el otro no. Esa propiedad es la lubricidad , y eso es exactamente lo que necesita en un aceite lubricante.

El agua no tiene ninguno.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 4.0 bajo la que se distribuye.
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