¿Qué es la tribología?

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Un sistema tribológico consiste en las superficies de dos componentes que se encuentran en contacto móvil uno con el otro y con el área adyacente. El tipo, evolución y extensión del desgaste son determinados por los materiales y acabados de los componentes, eventuales materiales intermedios, influencias del área adyacente y condiciones de operación.

¿Qué estudia la tribología?

La tribología es la ciencia que estudia los fenómenos que pueden ocurrir entre sistemas en contacto, inmóviles o en movimiento relativo.

Combina la lubricación, fricción y desgaste de los elementos. La tribología está involucrada en una amplia variedad de áreas, desde el comportamiento de las articulaciones hasta la adhesión de los neumáticos en la carretera.

La tribología se ha dividido en dos áreas principales, contactos lubricados por fluido y los llamados contactos secos donde el lubricante es sólido o un recubrimiento o tratamiento de superficie.

El estudio de los contactos en fricción seca es más complejo y sigue siendo difícil de modelar. Cada contacto tribológico es un estudio de caso particular que está relacionado con su diseño, la elección de los materiales y el entorno de contacto.

Ramas de estudio de la tribología

La fricción

fricciónLa fricción ha sido estudiada como una rama de la mecánica durante cientos de años y sus leyes, así como los métodos satisfactorios para estimar la magnitud de la fricción, se conocen desde hace casi dos siglos.

El mecanismo de fricción, es decir, el proceso exacto por el cual la energía se pierde cuando dos superficies se deslizan una sobre la otra, es un fenómeno complejo para el que no existe una teoría fundamental.

La experiencia hace posible establecer ciertos hechos relativos a este fenómeno.

La principal causa de fricción entre los metales parece ser la fuerza de atracción, conocida como adhesión, entre las regiones de contacto de las superficies, que siempre son microscópicamente irregulares.

Desgaste

El desgaste es parte de la ciencia material de la metalurgia. El desgaste se produce principalmente como una pérdida progresiva de material resultante de la interacción mecánica de dos superficies deslizantes bajo carga, siendo un fenómeno tan universal que rara vez dos cuerpos sólidos se deslizan uno sobre el otro o incluso se tocan entre sí, sin transferencia de material medible o pérdida de material.

Por ejemplo, las monedas se desgastan como resultado del contacto continuo con telas y dedos humanos; los lápices se desgastan después de deslizarse sobre papel y los rieles se desgastan como resultado del continuo rodamiento de las ruedas del tren sobre ellas.

El desgaste se produce en las superficies lubricadas por abrasión, corrosión y contacto sólido a sólido.

Los lubricantes adecuados ayudarán a combatir cada tipo. Reducen el desgaste por contacto abrasivo y sólido a sólido al proporcionar una película que aumenta la distancia entre las superficies deslizantes, lo que reduce el daño causado por contaminantes abrasivos y asperezas en la superficie.

El papel de un lubricante en el control de la corrosión de las superficies es doble. Cuando la maquinaria está inactiva, el lubricante actúa como conservante. Hay cuatro tipos básicos de desgaste, el adhesivo, abrasivo, corrosivo y fatiga superficial.

Lubricación

lubricaciónLa lubricación es una rama de la química y es la acción de introducción de un lubricante, es decir, cualquier tipo de sustancias diversas entre las superficies deslizantes para reducir el desgaste y la fricción.

En la práctica moderna de lubricación, la principal preocupación es reducir el desgaste que acompaña al deslizamiento y al mismo tiempo diseñar sistemas de lubricación que funcionen durante largos períodos sin inspección o mantenimiento.

Las mejoras en los lubricantes de petróleo han permitido a su vez el aumento de la velocidad y la capacidad de la maquinaria industrial y de otro tipo. Las preocupaciones ambientales de los últimos años también renovaron el interés en los lubricantes biodegradables, especialmente los basados ​​en aceites vegetales.

La curva de Stribeck

La curva de Stribeck presenta una visión general de la variación de la fricción en toda la gama de lubricación, incluyendo lubricación hidrodinámica, mixta y límite.

A través de la curva de Stribeck las transiciones de la lubricación límite para la lubricación mixta y la lubricación mixta para la lubricación elastohidrodinámica pueden ser previstas, además el régimen de lubricación de un determinado contacto puede ser también previsto.

La lubricación se puede clasificar según la película lubricante, en total o fluida, límite y mixta.

En la lubricación total o fluida, la película lubricante separa totalmente las superficies, no habiendo contacto metálico entre ellas, es decir, la película tiene un espesor superior a la suma de las alturas de las rugosidades de las superficies.

Por lo tanto los valores de fricción bajos y el desgaste son insignificantes.

En la lubricación límite, la película más fina permite el contacto entre las superficies de vez en cuando, es decir, la película tiene un espesor igual a la suma de las alturas de las rugosidades de las superficies.

En los casos en que cargas altas, bajas velocidades u operación intermitente, impiden la formación de una película fluida, es conveniente emplear un lubricante con aditivos de oleosidad o antidesgaste. Cuando las condiciones son muy severas y estos aditivos pierden la eficiencia, se deben emplear aditivos de extrema presión.

En la lubricación mixta, pueden ocurrir los dos casos anteriores. Por ejemplo, en el arranque de las máquinas los componentes en movimiento están apoyados sobre las partes fijas, habiendo una película insuficiente y permitiendo el contacto entre las superficies (lubricación límite).

Cuando el componente móvil adquiere velocidad se produce una presión (presión hidrodinámica) que separa totalmente las superficies, no habiendo contacto entre ellas (lubricación total).

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