TRIBOLOGIA
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ORIGEN Y DEFINICIÓN DE LA TRIBOLOGÍA
La tribología (del griego τρίβω tríbō, "frotar o
rozar") es la ciencia que estudia la fricción,
el desgaste y la lubricación que tienen lugar durante el contacto
entre superficies sólidas en movimiento. El término es usado universalmente
desde finales del siglo XX.
Para entender la
tribología se requieren conocimientos de física,
de química y
de tecnología de materiales. Las tareas del especialista en tribología
(tribólogo) son las de reducir la fricción y desgaste para conservar y reducir
energía, lograr movimientos más rápidos y precisos, incrementar la
productividad y reducir el mantenimiento.
La
TRIBOLOGIA no solo se aplica en la industria, o en el Mantenimiento
Industrial, sino tambien en la anatomía humana, etc. Es por lo tanto, una
Ciencia Multidisciplinar, que implicará áreas como:
física,
química, matemática aplicada, mecánica de sólidos y fluidos, termodinámica,
materiales, lubricación, diseño de equipos y componentes de máquinas,
procesos de mantenimiento, etc.
El
fin de la TRIBOLOGIA
será en gran medida el lograr la prolongación de la vida útil de los equipos
y componentes mecánicos, a través del control y reducción del desgaste de los
mismos. Para ello, se deben estudiar y analizar los diferentes componentes,
analizando su desgaste mediante técnicas Tribológicas.
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La Tribología como Ciencia.
La tribología se define
como la ciencia y tecnología de la interacción entre superficies en movimiento
relativo e involucra el estudio de la fricción, el desgaste y lubricación.
Antes del nacimiento de la
tribología como ciencia se pensaba en el término “lubricación” o ingeniería de
lubricación. No se había generalizado la disminución de la fricción y el
desgaste como prácticas cotidianas. Con la tribología como ciencia se estudia
la fricción y sus efectos asociados, como el desgaste, tratando de prevenirlos
con mejores diseños y prácticas de lubricación. Toma en cuenta, entre otros
aspectos de la maquinaria industrial, los siguientes:
·
El diseño
·
Los materiales de las superficies en contacto
·
El sistema de aplicación del lubricante
·
El medio circundante
·
Las condiciones de operación
Aplicaciones
de la Tribología
Son muchos los elementos
mecánicos de la industria donde tiene aplicación directa o indirecta la
Tribología, pero los más habituales son:
Rodamientos, conjinetes, casquillos,
transmisiones, ejes, levas, bielas y elementos de motores térmicos, frenos y
embragues de máquinas y vehículos, etc.
La tribología está presente
prácticamente en todas las piezas en movimiento tales como:
La tribología ayuda a resolver problemas en maquinaria, equipos y procesos industriales tales como:
·
Procesos de corte (herramientas y fluidos)
·
Elementos de almacenamiento magnético
Fundamentos de la tribología
La tribología se centra en
el estudio de tres fenómenos:
1.
LA
FRICCIÓN entre dos cuerpos en movimiento
2.
EL
DESGASTE como efecto natural de este fenómeno
3.
LA
LUBRICACIÓN como un medio para reducir el desgaste.
Fricción
La fricción se define como
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 al movimiento depende de las características de las
superficies. Una teoría explica la resistencia por la interacción entre puntos
de contacto y la penetración de las asperezas. La fricción depende de
·
i) la interacción molecular (adhesión) de las superficies
·
ii) la interacción mecánica entre las partes.
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.
Existen tres leyes de la
fricción:
1.
La fuerza de fricción es proporcional a la carga normal.
2.
La fuerza de fricción es independiente del aparente área de contacto
entre las superficies deslizantes.
3.
La fuerza de fricción es independiente a la velocidad de deslizamiento.
Desgaste
El 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. Al igual que la fricción, el
desgaste no es solamente una propiedad del material, es una respuesta integral
del sistema. Los análisis de los sistemas han demostrado que 75% de las fallas
mecánicas se deben al desgaste de las superficies en rozamiento. Se deduce
fácilmente que para aumentar la vida útil de un equipo se debe disminuir el
desgaste al mínimo posible.
·
Desgaste por Fatiga: surge por concentración de tensiones mayores a las
que puede soportar el material. Incluye las dislocaciones, formación de
cavidades y grietas.
·
Desgaste Abrasivo: es el daño por la acción de partículas sólidas
presentes en la zona del rozamiento.
·
Desgaste por Erosión: es producido por una corriente de partículas
abrasivas, muy común en turbinas de gas, tubos de escape y de motores.
·
Desgaste por Corrosión: originado por la influencia del ambiente,
principalmente la humedad, seguido de la eliminación por abrasión, fatiga o
erosión, de la capa del compuesto formado. A este grupo pertenece el Desgaste
por oxidación. Ocasionado principalmente por la acción del oxígeno atmosférico
o disuelto en el lubricante, sobre las superficies en movimiento.
·
Desgaste por Frotación: aquí se conjugan las cuatro formas de desgaste,
en este caso los cuerpos en movimiento tienen movimientos de oscilación de una
amplitud menos de 100 μm. Generalmente se da en sistemas ensamblados.
·
Desgaste por deslizamiento: También conocido como desgaste por adhesión
es el proceso por el cual se transfiere material de una a otra superficie
durante su movimiento relativo como resultado de soldadura en frío debido a las
grandes presiones existentes entre las asperezas, en algunos casos parte del
material desprendido regresa a su superficie original o se libera en forma de
virutas o rebaba. Existen pruebas de este tipo en las que se emplea una máquina
de perno o esfera en disco.
·
Desgaste Fretting: es el desgaste producido por las
vibraciones inducidas por un fluido a su paso por una conducción.
·
Desgaste de Impacto: son las deformaciones producidas por golpes y que
producen una erosión en el material.
Lubricación
El deslizamiento entre
superficies sólidas se caracteriza generalmente por un alto coeficiente de
fricción y un gran desgaste debido a las propiedades específicas de las superficies.
La 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. El término lubricante es muy general, y puede estar en cualquier
estado material: líquido, sólido, gaseoso e incluso semisólido o pastoso.
En síntesis,
La lubricación consiste en la interposición y/o aplicación de una capa
de un producto que reduzca el coeficiente de fricción entre 2 superficies en
rozamiento.
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