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Tribología
¿Qué es la Tribología?
La Ciencia y Tecnología de los Sistemas en Movimiento y en contacto mutuo que comprende Fricción, Lubricación, Desgaste y aspectos relacionados con la Ingeniería Física Química, Metalúrgica y Fisiología entre otras.
Es una Ciencia Interdisciplinaria
Rozamiento Estático
Se conoce como el Coeficiente entre la fuerza necesaria para iniciar el movimiento de un cuerpo y su propio peso.
= ---- F P
F
P
Rozamiento Dinámico
Se conoce como la Fuerza requerida para mantener en deslizamiento un cuerpo determinado con un peso dado.
F
Se conoce como Fricción a la Resistencia al Movimiento de un cuerpo que se desliza sobre de otro.
Esta Fricción, genera: Calor y Desgaste
consume: Energía
Fricción
Fuerza
Fricción
Es directamente proporcional a la carga
Es independiente al área de contacto.
Varía según la naturaleza de las superficies
No la afecta la velocidad de deslizamiento.
La Fuerza de Fricción
Naturaleza de la Superficie
Las Superficies de dos elementos en movimiento, a la vista aparecen lisas, pero....
Si las Vemos al Microscopio:
Naturaleza de las Superficies
Pieza Estática
Pieza en MovimientoPieza en Movimiento
Naturaleza de la Supeficie
Podremos observar que las herramientas con las que se maquinaron, dejaron grandes Valles y Crestas... Calor Que en su movimiento
de deslizamiento Fricción
se produce contacto y da origen a Friccióndando como resultado Calor y Desgaste
Pieza en MovimientoPieza en Movimiento
Pieza Estática
Observamos cómo el aceitetiende a separar las superficies, evitandoun contacto franco.
El espesor de la película lubricante será de acuerdo a las condiciones de Velocidad,
Carga y Temperatura, así como de la propia Rugosidad delas superficies.
Naturaleza de la Superficie
Espesor
Fricción Fluida
La viscosidad debe ser la adecuada, ya que si ésta es excesiva,se genera lo queconocemos como: Fricción Fluída en el caso
contrario, cuandola viscosidad es menor,
se provoca el Contacto Metálico.
¿Cuántos tipos de Desgaste existen?
Existen varios tipos de Desgaste que hay que tomar en cuenta, para obtener buen Rendimiento de nuestros Equipos:
Desgaste Abrasivo
Desgaste Corrosivo
Desgaste Adhesivo
Desgaste por fatiga
Tipos de Desgaste
Es causado por partículas abrasivas de contaminación externa, de naturaleza muy dura, así como también de desgastes de los metales.
Desgaste Abrasivo
Es causado por la acción química de productos ácidos en combinación con el rozamiento de las superficies, que las corroe y las raya.
Desgaste Corrosivo
Este resulta cuando debido a las condiciones de Velocidad, Carga y Temperatura, la película lubricante se vuelve tan delgada que permite el contacto de metal con metal, provocándose el arrancamiento y la fatiga de las superficies.
Desgaste Adhesivo
Círculos de Paso
Funciones Primariasy Secundarias de los Lubricantes
Los lubricantes desempeñan funciones por demás importantes, para la protección de los elementos que lubrican o de los sistemas en los que actúan, podemos mencionar algunas:
Funciones Primarias y Secundarias de los Lubricantes
Control de la Fricción
Control del Desgaste
Control de la Temperatura
Control de la Herrumbre y la Corrosión
Funciones Primarias
Funciones Primarias
Control de la FricciónCon una adecuada selección de la viscosidad.Con aditivos que reduzcan la fricción al mínimo
Control del Desgaste
Al reducirse la fricción, se controla el desgasteCon aditivos que controlen el contacto fisico
Funciones Primarias
Control de la Temperatura
Sobre todo si el aceite se maneja a circulación con el mismo baño en que se sumergen
Control de la herumbre y la Corrosión
Con una capa protectora de lubricante Con aditivos que se adhieran
a los metales
Transmitir Potencia
Formar un Sello
Remover Contaminantes
Como Medio Amortiguador y Aislante
Funciones Secundarias
Funciones Secundarias
Transmitir Potencia
Como fluido en sistemas hidráulicosEn acoples hidráulicos
Formar un Sello
En aceites a través de una adecuada viscosidadEn grasas, por su cuerpo "espeso"
Funciones Secundarias
Remover Contaminantes
Sobre todo en aceites a circulación, al bañar las piezas en movimiento constante.
Como Medio Amortiguador y Aislante
En sistemas hidráulicos para control del "golpe de ariete".
En amortiguadores industriales y automotrices.
Tipos de Películas Lubricantes
Tipos de Películas Lubricantes
Películas Fluidas
Películas Delgadas
Películas Sólidas
Películas Fluidas
La lubricación a película fluida es la más deseable, ya que durante la operación normal, las películas son suficientemente gruesas para separar completamente las superficies que soportan cargas.La fricción que ocurre es mínima y es debida solo a el esfuerzo cortante de las películas lubricantes, por lo que el desgaste no ocurre dado que no existe contacto de metal.
Las películas fluidas se forman de tres maneras:
Películas Fluidas
La Película Hidrodinámica es la que se forma a través del movimiento de las superficies lubricadas convergiendo en una zona en donde se desarrollala suficiente presión para mantener las superficies separadas, su espesor aproximado es de 0.001"
La Película Hidrostática se forma mediante el bombeo a presión de un fluido entre las superficies, que puden o no estar en movimiento
Las Películas de Compresión se forman por el movimiento de dos superficies lubricadas, la una contra la otra.
Películas FluidasSuperficies Conformadas
Cuando la carga en un Cojinete Plano no es lo suficientemente elevada y la superficie que la soporta es grande, ésta no alcanza a deformarla dado que la carga se reparte en toda la superficie, este caso particular se conoce como "Superficies "Conformadas"
El cojinete "envuelve" a la flecha.
La superficie no se deforma Carga
La Flecha al girar, abastece de aceite a la zona de carga, el cual penetra entre la flecha y el cojinete con cierta presión, misma que hace incrementar la viscosidad a punto de solidificarla, lo que provoca que se separen las superficies.
Abastecimientode Aceite
Carga
Se Incrementa la Presióny laViscosidad
Películas FluidasLubricación Hidrodinámica
Películas FluidasSuperficies No-Conformadas
Cuando la carga en un Rodamiento (o diente de engrane), se concentra en pequeñas superficies y éstas se deforman elásticamente, debido a la diferencia geométrica entre las superficies de contacto; se describe a estas superficies como "No-Conformadas". Carga
Pista
Area de Contacto
Bola
Superficies No-ConformadasLubricación Elasto-hidrodinámica
Este tipo de lubricación describe cómo al existir una determinada carga sobre un elemento metálico, éste se deforma elásticamente, no sin antes permitir la formación de una película hidrodinámica que separa las superficies.
DeformaciónElástica
CargaCarga
Huellas
Películas Delgadas
Cuando no es posible el abastecimiento continuo y abundante a los elementos mecánicos en movimiento, debido al diseño o restricciones de los equipos, se les provee de una escasa película lubricante, aplicada de manera esporádica.
La escasa Película no evitael contacto Meta-MetalLubricación
por Goteo
Lubrica y se Pierde
Cuando no es posible el uso de un aceite o grasa en la lubricación de algunos elementos, debido a fugas o contaminación, se emplean sólidos de bajo coeficiente de fricción como el bisulfuro de molibdeno, el grafito, la mica, etc.
Estos se aplican suspendidos en algún agente volátil, un aceite ligero o grasa, los cuales al volatilizarse o exprimirse, dejan una película sólida en los metales.
Películas Sólidas
Los Lubricantes sólidos se consideran como rellenadores de rugosidad los que por su tamaño, permiten "conformar" a las superficies de los metales haciendo que éstos "resbalen" evitando su contacto, reduciendo su fricción y desgaste.
Rugosidad de las superficies
Aceite o Grasacon Bisulfuro
Movimiento
Películas Sólidas
Factores que afectan el criterio de selección
La selección correcta de un lubricante se fundamenta en aspectos de operación de los equipos que, de acuerdo a su:
– Velocidad– Carga y– Temperatura
modifican las necesidades tanto de tipo de básico, viscosidad y cantidad y tipo de aditivos para soportarlas.
Regla Básica de Selección
A Mayor Velocidad........... Menor ViscosidadA Menor Velocidad........... Mayor Viscosidad
A Mayor Temperatura...... Mayor ViscosidadA Menor Temperatura...... Menor Viscosidad
A Mayor Carga................. Mayor ViscosidadA Menor Carga................. Menor Viscosidad
La Velocidad
La velocidad cuando es elevada, tiende a expulsar al lubricante por la acción de la fuerza centrífuga, por lo que se necesita uno muy ligero a fin de que no frene el movimiento y tienda a regresar de manera rápida a los elementos protegidos.
La Temperatura
Los aceites al calentarse, aún siendo Sintéticos, tienden a adelgazarse y al enfriarse, tienden a engrosarse, por lo que se debe tomar en cuenta en la selección a fin de compensar estas variaciones.
La Carga
La Carga se refiere al peso fisico de las piezas en movimiento o a la potencia que transmiten o soportan engranes y cojinetes.
Cuando la carga es pesada, se requiere una película lubricante lo suficientemente gruesa para soportarla, auxiliándose de aditivos E.P.
Anilllo Interno
Anilllo Externo
Carga
