Tribología
- 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
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- 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
- 31. Probador dedicado a la fricción para determinar de manera exacta el coeficiente de fricción estático y cinético. 32
- 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.
- 34. Uso del Tribómetro casero 35