La tribología estudia la fricción, el desgaste y la lubricación entre superficies sólidas en movimiento. Se aplica a componentes como rodamientos, frenos, engranes y motores, donde busca reducir el desgaste mediante la lubricación y el control de la fricción y la presión.
El estudiante a través de estos cálculos identificará las condiciones estacionarias del motor, además determinará que condiciones dinámicas se requieren para poder realizar los cálculos dinámicos del motor.
El estudiante a través de estos cálculos identificará las condiciones estacionarias del motor, además determinará que condiciones dinámicas se requieren para poder realizar los cálculos dinámicos del motor.
1. ¿Qué es tribología?
Se deriva del término griego tribos, el cual entenderse como
“frotamiento o rozamiento”, así que la interpretación es “la ciencia del
rozamiento”.
Es la ciencia que estudia la fricción, el desgaste y la
lubricación que tienen lugar durante el contacto
entre superficies sólidas en movimiento.
2
2. Aplicaciones
La Tribología está presente en prácticamente todos los aspectos de la
maquinaría, motores y componentes de la industria en general. Los
componentes tribológicos mas comunes son:
Rodamientos
Frenos y embragues
Sellos
Anillos de pistones
Engranes y levas
3
3. Forja
Procesos de corte
(herramientas y
fluidos)
Elementos de
almacenamiento
magnético
Prótesis articulares
Motores eléctricos y de
combustión
Turbinas
Extrusión
Rolado
Fundición
Las aplicaciones más comunes de los conocimientos
tribológicos, aunque en la práctica no se nombren como tales,
son:
4
4. La tribología se centra en el estudio de tres fenómenos:
I. La fricción entre dos cuerpos en movimiento.
II. El desgaste como efecto natural de este fenómeno.
III. La lubricación como un medio para reducir el desgaste.
5
5. Desgaste
Es el daño de la superficie por remoción de material de una o ambas
superficies sólidas en movimiento relativo. Es un proceso en el cual las
capas superficiales de un sólido se rompen o se desprenden de la
superficie.
Se estima que el desgaste en la industria se debe en un 50% a la
abrasión, un 15% por la adhesión y el porcentaje restante se divide
entre los demás tipos.
6
7. Desgaste abrasivo
En el desgaste abrasivo el material es removido o desplazado de una
superficie por partículas duras, de una superficie que es deslizada contra otra.
Existen dos tipos de formas básicas de abrasión. Abrasión por desgaste de dos
cuerpos y abrasión por desgaste de tres cuerpos.
El desgaste por abrasión de dos cuerpos ocurre cuando las protuberancias
duras de una superficie son deslizadas contra otra, un ejemplo de esto es el
pulido de una muestra mediante el uso de lijas.
El desgaste por abrasión de tres cuerpos se presenta en sistemas donde
partículas tienen la libertad de deslizarse o girar entre dos superficies en
contacto, el caso de aceites lubricantes contaminados en un sistema de
deslizamiento puede ser claro ejemplo de este tipo de abrasión.
8
9. Desgaste adhesivo
Ocurre cuando dos superficies se deslizan entre si bajo presión.
El proceso implica adhesión, deformación plástica y fractura.
El mecanismo principal es micro soldadura, similar a la
soldadura por fricción.
10
11. Desgaste por erosión
El desgaste por erosión ocurre cuando partículas en movimiento
en un fluido chocan con las superficies que las rodean.
El desgaste por erosión puede explicarse como una acción de
impacto.
12
12. Ubicación del desgaste por erosión
La erosión ocurre cuando las partículas son obligadas a cambiar de
dirección como por ejemplo en giros o restricciones.
Donde la velocidad de impacto sea mayor, la erosión será mas
importante.
13
13. Condiciones que hacen posible el desgaste por
erosión
I. La presencia de partículas erosivas.
II. Las propiedades de estas partículas.
III. Las propiedades de las superficies adyacentes.
IV. Las propiedades del fluido.
V. La velocidad del impacto.
VI. La temperatura.
14
14. Erosión por cavitación
Es una acción de impacto de fluido que golpea las superficies.
Esto sucede en zonas en que la presión aumenta
repentinamente.
15
15. Desgaste por corrosión
El desgaste corrosivo es explicado en dos etapas:
I. Formación de una película de oxido en la superficie. Esta película de oxido
puede operar como lubricante, en la mayoría de los materiales no es
posible ya que dicha película es muy frágil.
II. Al ser esta capa de oxido frágil queda expuesta a los fenómenos de
deslizamiento del sistema, siendo esta removida.
16
16. Desgaste por fatiga
El desgaste por el mecanismo de fatiga es el resultado de esfuerzos
cíclicos entre las asperezas de dos superficies en contacto. El
coeficiente de fricción es factor determinante, ya que al estar las
superficies lubricadas la adhesión es mínima, pero en sistemas con
altos coeficientes de fricción, tendremos zonas de intensa deformación
muy cercanas a la superficie, creando grietas superficiales y sub-
superficiales.
17
17. Causas del desgaste
Normalmente, el desgaste no ocasiona fallas violentas, pero trae como
consecuencias:
I. Reducción de la eficiencia de operación.
II. Perdidas de potencia por fricción.
III. Incremento del consumo de lubricantes.
IV. Reemplazo de componentes desgastados.
V. La obsolencia de las maquinas en su conjunto.
18
18. Sugerencias para minimizar el
desgaste
I. Mantener baja la presión de contacto.
II. Mantener baja la velocidad de deslizamiento.
III. Mantener lisas las superficies de rodamientos.
IV. Usar materiales duros.
V. Asegurar bajos coeficientes de fricción.
VI. Usar lubricantes.
19
19. Lubricación
Consiste en la introducción de una capa intermedia de un material
ajeno entre las superficies en movimiento. Estos materiales
intermedios se denominan lubricantes y su función es disminuir la
fricción y el desgaste. Puede estar en cualquier estado:
Líquido
Sólido
Gaseoso
Semisólido
Pastoso
20
20. El deslizamiento entre superficies sólidas se caracteriza por un alto
coeficiente de fricción y un gran desgaste debido a las propiedades
específicas de las superficies.
21
21. Una adecuada lubricación permite un funcionamiento continuo y
suave de los equipos mecánicos, con un ligero desgaste, sin excesivo
estrés o ataque a las partes móviles.
Cuando falla la lubricación, los metales y otros materiales pueden
rozar, desgastarse, perdiendo eficacia, causan desprendimiento de
calor, causando daños irreparables, y fallo general.
22
22. Debido a que la lubricación disminuye la fricción, ésta ahorra energía
y reduce el desgaste. Sin embargo ni el mejor lubricante podría
eliminar completamente la fricción.
En el motor de un vehículo eficientemente lubricado, por ejemplo,
casi el 20% de la energía generada es usada para superar la fricción.
23
23. Fricción
Es la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamiento
que experimenta un cuerpo sólido al moverse sobre otro con el cual
está en contacto. Esta resistencia depende de las características de
las superficies.
La fricción depende de:
I. La interacción molecular (adhesión) de las superficies
II. La interacción mecánica entre las partes.
24
25. La fuerza de resistencia que actúa en una dirección opuesta a la
dirección del movimiento se conoce como fuerza de fricción. Existen
dos tipos principales de fricción: fricción estática y fricción
dinámica.
La fricción no es una propiedad del material, es una respuesta
integral del sistema.
26
26. Fricción Estática
Las fuerzas de fricción estáticas que se produce por la interacción
entre las irregularidades de las dos superficies se incrementará para
evitar cualquier movimiento relativo hasta un límite donde ya empieza
el movimiento
27
27. Fricción Dinámica
La fuerza de rozamiento es la fuerza que existe entre dos superficies
en contacto, que se opone al movimiento relativo entre ambas
superficies.
28
29. Artículo referente a la fricción
30
http://www.materiales-sam.org.ar/sitio/revista/2_2014/8-TRIBOMETRO%20-Tuckart.pdf
30. Aparatos de prueba de coeficiente de fricción
Características:
• Tipo de prueba: de coeficiente de fricción
• Tipo de producto: de film de plástico, para papel
• Modo de funcionamiento: automático
Examina y mide el coeficiente de fricción estática y dinámica entre dos
superficies en contacto de muestras (películas, hojas, gomas, papeles,
cartones, bolsas tejidas, telas, materiales compuestos metálicos para cable
de comunicación, cintas transportadoras, pedazos de madera, capas de
revestimiento, pastillas de frenos, limpiaparabrisas, calzados y cauchos).
PARAM MXD-02
31
32. Tribómetro
Un Tribómetro es una herramienta utilizada con el fin de demostrar la
existencia de las fuerzas de fricción.
33
33. ¿En qué consiste?
34
Consiste en una mesa sobre la cual desliza un prisma de madera con una
fina varilla de metal incrustada en su parte superior, en la cual se pueden
insertar diversas pesillas (pesas).
El prisma va unido a un cordón que pasa por una polea y que se une
finalmente al extremo de un dinamómetro.
Variando la masa total del conjunto prisma - pesillas con la inserción de
pesas, se aprecia que la fuerza necesaria para ponerlo en movimiento
varía proporcionalmente con la masa total, mostrando con ello que la
fuerza de rozamiento estática máxima es directamente proporcional a la
fuerza normal ejercida por la superficie sobre el prisma, que en este caso
es el producto de la masa total por g.
