TRIBOLOGIA

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TRIBOLOGIA
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INTRODUCCIÓN A LA TRIBOLOGIA COMO CIENCIA

• DEFINICION.
• HISTORIA.
• LA TRIBOLOGIA COMO CIENCIA.

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DEFINICIÓN

• La palabra Tribología se deriva del término
  griego tribos, el cual puede entenderse como
  "frotamiento o rozamiento", así que la traducción
  literal de la palabra podría ser, "la ciencia del
  frotamiento".
• Los diccionarios definen a la Tribología como la
  ciencia y tecnología que estudia la interacción
  de las superficies en movimiento relativo, así
  como los temas y prácticas relacionadas.

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HISTORIA

• En sí, la Tribología podría parecer algo nuevo,
  pero solamente el término como tal lo es, ya que
  el interés en temas relacionados con la
  disciplina existe desde antes de que la historia
  se escribiera.
• El término Tribología viene usándose desde
  finales del siglo XX y hoy en día es usado
  universalmente para la ciencia que estudia la
  interacción entre superficies en contacto y en
  movimiento así como los problemas que surgen
  relacionados con ellos fricción, adhesión,
  desgaste y lubricación
• Para entender a la tribología se requiere de
  conocimientos de física, de química y de
  tecnología de materiales
• El objetivo de la Tribología no solo es aminorar
  las desventajas, sino que dependiendo de la
  situación, el objetivo a alcanzar puede ser
  distinto

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HISTORIA (OBJETIVOS)

• Mínimo desgaste y mínima fricción
• rodamientos, engranajes, levasgracias a la
  lubricación y las capas de recubrimiento, para
  conservar y reducir energía, logrando así
  movimientos más rápidos y precisos, incrementar
  la productividad y reducir el mantenimiento.
• Mínimo desgaste y máxima fricción
• frenos, embragues, neumáticoscon materiales
  resistentes al desgaste.
• Máximo desgaste y mínima fricción
• lápices, deposición de lubricantes sólidos
  mediante deslizamiento.
• Máxima fricción y máximo desgaste
• borradores.

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LA TRIBOLOGIA COMO CIENCIA

• 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

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LA TRIBOLOGIA COMO CIENCIA (Aplicaciones)

• Las aplicaciones La Tribología está presente
  prácticamente en todas las piezas en movimiento
  tales como
• Embragues
• Frenos
• Engranes o engranajes
• Levas
• Motores eléctricos y de combustión (componentes y
  funcionamiento)

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LA TRIBOLOGIA COMO CIENCIA (Aplicaciones)

• Turbinas
• Compresores
• Extrusión
• Rolado
• Fundición
• Forja
• Procesos de corte (herramientas y fluidos)
• Elementos de almacenamiento magnético
• Prótesis articulares (cuerpo humano)

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EMBRAGUES
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FRENOS
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ENGRANES O ENGRANAJES
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LEVAS
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MOTORES ELÉCTRICOS Y DE COMBUSTIÓN
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TURBINAS
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COMPRESORES
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EXTRUSIÓN
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ROLADO
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FUNDICIÓN
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Fundamentos de la Tribología

• En la iteración entre dos superficies aparecen
  diversos fenómenos cuyo conocimiento es de vital
  importancia. Estos tres fenómenos fundamentales
  que aparecen son
• Contacto y Adhesión
• Fricción
• Desgaste
• Lubricación

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CONTACTO Y ADHESIÓN

• Dos tipos
• Mecánico.
• Fisicoquímicos.

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FRICCIÓN

• Por efecto de la aplicación de fuerzas
  tangenciales pueden dar lugar a fricción de
  deslizamiento y a fricción de rodadura, con la
  consiguiente transmisión y disipación de energía.

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FRICCIÓN

• Esta resistencia al movimiento depende de
• La interacción molecular (adhesión) de las
  superficies .
• La interacción mecánica entre las partes.
• Hay que distinguir entre dos situaciones
• FUERZA DE FRICCIÓN ESTÁTICA La necesaria para
  iniciar el movimiento.
• Si la fuerza tangencial aplicada es menor a
  este valor, no existe movimiento y la fuerza de
  fricción es igual o mayor a la tangencial
  aplicada. (Ver resúmenes manual coeficientes de
  fricción) EJEMPLO
• FUERZA DE FRICCIÓN CINÉTICA O DINÁMICA La
  necesaria para mantener el movimiento. De valor
  menor a la anterior. EJEMPLO

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FRICCIÓN

• LEYES FUNDAMENTALES
• La fuerza de fricción es proporcional a la carga
  o fuerza normal.
• F µ N
• La fuerza de fricción es independiente del área
  aparente de contacto(Aa área de deslizamiento).
  Por esta razón objetos grandes y pequeños del
  mismo par de materiales, presentan el mismo
  coeficiente de fricción.
• La fuerza de fricción teóricamente es
  independiente de la velocidad de deslizamiento
  (aunque no es así en la práctica debido a la
  sensibilidad de los materiales de fricción a la
  presión, a la velocidad y a la temperatura).

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FRICCIÓN
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FUERZA DE FRICCIÓN ESTÁTICA
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FUERZA DE FRICCIÓN CINÉTICA O DINÁMICA
MATERIAL µS µK
Madera sobre madera 0.7 0.4
Acero sobre acero 0.15 0.09
Metal sobre cuero 0.6 0.5
Madera sobre cuero 0.5 0.4
Caucho sobre concreto, seco 0.9 0.7
húmedo 0.7 0.57
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FUERZA DE FRICCIÓN CINÉTICA O DINÁMICA
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COLOCAR UN BLOQUE CUYO PESO ES W, SOBRE UNA
SUPERFICIE INCLINADA UN ÁNGULO ?, LISA CON ?s
0 (NULO)
x
? 0
x
?? 5
x
? 15
x
? 25
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DESGASTE

• El desgaste es el daño de la superficie por
  remoción de material de una o ambas superficies
  sólidas en movimiento relativo.
• Tipos de desgaste según su origen
• Desgaste por fatiga.
• Desgaste abrasivo.
• Desgaste por erosión.
• Desgaste por corrosión.
• Desgaste por frotación.
• Desgaste adhesivo.

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DESGASTE POR FATIGA
Surge por concentración de tensiones mayores a
las que puede soportar el material, incluye las
dislocaciones, formación de cavidades y grietas.
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DESGASTE ABRASIVO

• Es el daño por la acción de partículas sólidas
  presentes en la zona del rozamiento.

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DESGASTE POR EROSIÓN

• Es producido por una corriente de partículas
  abrasivas, muy común en turbinas de gas, tubos
  de escape y de motores.

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DESGASTE POR CORROSIÓN

• Originado por la influencia del medio
  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.

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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.

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DESGASTE ADHESIVO

• Es el proceso por el cual se transfiere
  material de una a otra superficie durante su
  movimiento relativo, como resultado de soldado en
  frío en puntos de interacción de asperezas, en
  algunos casos parte del material desprendido
  regresa a su superficie original o se libera en
  forma de virutas o rebaba.

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LUBRICACIÓN

• Tipos de lubricación.
• Lubricantes
• Líquidos.
• Sólidos.
• Aceites animales, vegetales y de pescado.
• Grasas.

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TIPOS DE LUBRICACIÓN

• Las superficies pueden estar secas o lubricadas.
• Fricción en seco.
• Lubricación límite o grasosa.
• Lubricación completa o viscosa.
• Lubricación incompleta o mixta.

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FRICCION EN SECO

• Se dice de las superficies que no cuentan con la
  presencia de fluidos o películas contaminantes.
  Como ejemplos podemos mencionar la fricción de
  las zapatas de freno sobre la rueda de un
  ferrocarril.

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LUBRICACIÓN LIMITE O GRASOSA

• Sucede cuando las superficies en frotamiento
  están separadas entre si por una película muy
  delgada de lubricante. En este caso, la
  lubricación depende de la fuerte adhesión del
  lubricante al material de las superficies que se
  frotan, las capas de lubricante resbalan una
  sobre la otra, en lugar de que lo hagan las
  superficies secas.
• Ejemplos un muñón al arrancar, invertir
  su sentido de giro o girar a velocidad muy baja
  bajo una carga pesada.

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LUBRICACIÓN COMPLETA O VISCOSA

• Sucede cuando la lubricación se dispone de modo
  que las superficies que se frotan queden
  separadas por una película de fluido, y la carga
  en las superficies quede por completo soportada
  por la presión hidrostática o hidrodinámica de la
  película.
• Ejemplos de lubricación completa son anillos
  de lubricación, los cojinetes de empuje del tipo
  de zapata pivotada y las chumaceras, los
  cojinetes que funcionan en un baño de aceite, los
  cojinetes hidrostáticos de aceite, las
  sustentaciones de aceite y las quicioneras.

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LUBRICACIÓN INCOMPLETA O MIXTA

• Se tiene si la carga sobre las superficies que se
  frotan es soportada parcialmente por una
  película viscosa de fluidos y por otra parte, por
  zonas de lubricación límite. La fricción
  intermedia entre la de lubricación fluida y la
  límite.
• Ejemplos los cojinetes con lubricación de
  alimentación por goteo, con empaquetadura de
  estopa o de alimentación por mecha, o en los
  cojinetes de superficies paralelas.

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LUBRICANTES

• LIQUIDOS
• Son los de uso mas frecuente y los que se basan
  en fracciones de petróleo refinado o en fluidos
  sintéticos. Los lubricantes líquidos de petróleo
  son los de uso mas extenso, debido a su
  adaptabilidad general a la mayoría de los equipos
  existentes o por su disponibilidad a un costo
  moderado.
• Fluidos sintéticos
• Fluidos resistentes al fuego

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LUBRICANTES

• SÓLIDOS
• Un lubricante sólido es una película delgada
  constituida por sólido o una combinación de
  sólidos introducida entre dos superficies en
  rozamiento con el fin de modificar la fricción y
  el desgaste.
• Lubricantes sólidos no ligados
• Lubricantes sólidos ligados

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LUBRICANTES

• ACEITES ANIMALES, VEGETALES Y DE PESCADO
• Los aceites grasos se obtienen a partir de la
  extracción de los aceites de muchas fuentes
  vegetales y de la grasa de los animales
  domésticos y también del pescado. Su
  característica común se basa en su estructura
  química glicérica.

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LUBRICANTES

• GRASAS
• Las grasas lubricantes se forman al dispersar un
  agente espesador en un lubricante liquido. Los
  jabones son los espesadores más comunes. Los
  jabones se forman por la reacción de grasas
  animales o vegetales.

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BIBLIOGRAFIA

• Manual del Ingeniero Mecánico.
• Editorial Mc. Graw Hill
• Autor Eugene A. Avallone / Theodore Baumeister
  III
• Págs Fricción 3.23-3.36
• Tribología.
• Editorial Selección de publicaciones.
• Autor Luis Arizmendi Espuñes.
• Consejo superior de Investigaciones Científicas.
• Páginas Web de interés
• www.roadhouse.es/manual/cap2.PDF
• Fabricantes de lubricantes
• www.metallube.es
• www.balzers.com.ar/bar/spa/02-applications/01-wear
  -tribology/indexW3DnavidW263.php (Efectos
  tribológicos bajo el microscopio)

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• FIN