Tribología

Tribología
Incidencia en Competitividad
• 60% de las fallas mecánicas se relacionan directamente con prácticas de lubricación inadecuadas.
• Una lubricación adecuada puede triplicar la vida útil de las componentes mecánicas, extendiendo así la vida media de equipo y maquinaria.
• Ahorro de combustible y energía hasta en un 15%.
• Beneficios colaterales:
1. Activo conseguido por reducciónde inventario.
2. Mayor calidad de producto.
Origen e importancia económica
En 1966 el Reporte Jost persuadió al gobierno inglés que un gran desperdicio de recursos, estimado en 515 millones de libras esterlinas, ocurría por ignorar los fenómenos mecánicos de interacción superficial. Para remediar la situación se estableció un programa de acciones y se acuñó la palabra tribología paradescribirlo.
Tribología y productividad
El objetivo fundamental de la tribología es el óptimo aprovechamiento de los recursos naturales, materias primas y recursos financieros.
Definición de tribología
Es la ciencia que estudia los efectos que resultan cuando dos superficies en contacto se mueven una con respecto a la otra. Las técnicas y prácticas que de esto se derivan también pertenecen al ámbito dela tribología; e.g. programas de mantenimiento.
Beneficios de la investigación en tribología
• Nuevos diseños en sistemas mecánicos que permiten el uso de materiales avanzados, o un consumo reducido de lubricante, hasta ahora inaccesible para estas nuevas tecnologías.
• El uso de lubricantes y métodos de lubricación tecnológicamente avanzados permite lograr ahorros substanciales en el consumode energía, debido a la reducción de fricción en partes móviles.
• Los lubricantes biodegradables, adaptados ambientalmente, ofrecen un gran potencial en la reducción de contaminación ambiental.
Funciones básicas de un lubricante
• Reducir la fricción
• Reducir el desgaste
• Amortiguar cargas repentinas
• Reducir la temperatura de operación
• Minimizar la corrosión
• Proteger contrapartículas contaminantes
¿Cómo funciona?
La película lubricante separa las superficies en movimiento, la fricción ocurre, no entre las superficies metálicas, sino entre los planos moleculares del lubricante. Esta acción se conoce como cizallamiento. Como veremos más adelante, este modo de lubricación se conoce como lubricación hidrodinámica de capa completa.
El cizallamiento puede ilustrarse con unjuego de cartas a las que se presiona firmemente contra una mesa, mientras se les empuja hacia adelante. Las cartas actúan como el lubricante, cada una moviéndose (cortándose) a diferente velocidad, absorbiendo lo que sería la fricción entre la mano y la mesa. En la figura inferior, el tamaño de las flechas indica las distintas velocidades de los planos de cizallamiento; esto es, indica ungradiente de velocidades. La película lubricante próxima a la superficie superior, en movimiento, es la que más rápido se mueve, como puede verse en la animación.
Lubricación Hidrodinámica
Esta forma de lubricación ocurre más o menos de forma natural en flechas apropiadamente terminadas y lubricadas, bien ajustadas al cojinete de una chumacera. Esencialmente, la rotación de la flecha arrastra allubricante a un canal en forma de cuña, generando una presión de soporte de carga, como se ilustra en la figura. Estando la flecha en reposo, esta expulsa el aceite en E, y descansa sobre la superficie del cojinete (a). Cuando se inicia la rotación (b), la flecha tiende a ascender por el lado del cojinete, debido a la fricción, y el lubricante adherido a ésta se lleva hasta el área de contacto en F; asíse forma la cuña de lubricante en G. Al ganar velocidad, la flecha se despega del cojinete en H (c). Cuando la flecha alcanza su máxima velocidad (d), no sólo se levanta verticalmente, sino que la presión de la cuña de aceite también le empuja hacia la izquierda. La fuerza resultante actúa a lo largo de la línea PO. El mínimo de la película de aceite ocurre en J, y no en el fondo del cojinete....