Principios De La Lubricacion

HISTORIA DE LA TRIBOLOGIA.

1.1 Tribología.

Los primeros hombres que existieron hace miles de años elaboraron utensilios con los cuales dominaron y modificaron su medio ambiente. Cuando el hombre tuvo que trabajar para sobrevivir, inició la creación y perfeccionamiento de las herramientas que le permitieron modificar la naturaleza. “Es mucho más eficaz manejar una pala y blandir un cuchillo, que esperar a que la evolución nos dote de una mano que escarbe y otra que pueda tajar” [1].

El motivo que llevo al hombre a perfeccionar las herramientas fue, sin duda, facilitar el trabajo diario. Inconscientemente comenzó a utilizar la Tribología para disminuir el esfuerzo físico en las actividades que permitieron su desarrollo.

Por ejemplo, las brocas realizadas durante el periodo Paleolítico para perforar agujeros o para producir fuego, se fijaban con rodamientos hechos de cornamentas o huesos para facilitar el movimiento giratorio. Pero “el gran descubrimiento que permitió al hombre transportar de un lugar a otro objetos de peso considerable fue la rueda, disminuyendo las fuerzas que se oponían al movimiento” [2].

Estos ejemplos demuestran que la Tribología ha existido desde hace varios miles de años, pero surgió formalmente como ciencia el 9 de marzo de 1966 en un informe elaborado por la Comisión del Ministerio de Educación y Ciencia de la Gran Bretaña.

La palabra Tribología proviene de las raíces griegas tribos (frotamiento) y logos (estudio), el estudio del frotamiento. Se define como "la Ciencia y la Tecnología de la interacción de las superficies con movimientos relativos y las prácticas relativos a ellos" [2]. Es una ciencia multidisciplinaria que abarca la física, la química, la economía, la ciencia de los materiales, la matemática, la computación, etcétera, pero que se fundamenta en el estudio de tres fenómenos: la fricción, el desgaste y la lubricación.

“La importancia de la tribología se comprobó por comisiones técnicas establecidas en países industrializados que estimaron el efecto económico de los problemas de fricción y desgaste” [3]. “Éstas calcularon que hasta un tercio de toda la energía generada en procesos termodinámicos se pierde en forma de fricción” [3].

Si en un principio la Tribología se utilizó para facilitar el trabajo humano y reducir el tiempo en sus actividades, en la actualidad se ha orientado a la realización de investigaciones con el objetivo de mejorar los procesos y prácticamente todos los aspectos de la industria y la maquinaria.

Estas investigaciones han conseguido avances que se reflejan en la vida diaria. Es una ciencia que surgió para resolver problemas ambientales, económicos y tecnológicos que benefician al hombre.

La Tribología ha demostrado ser una ciencia que permite el ahorro de materias primas y por ende recursos naturales, incrementa la vida útil de las herramientas y los elementos

que conforman la maquinaria disminuyendo las fallas, reduce el consumo de energéticos al incrementar la eficiencia de los equipos, economiza los recursos financieros y protege el medio ambiente. Con esto se logra dar confiabilidad a largo plazo de la maquinaria y sobre todo una reducción de costos de operación, exigencia del mundo globalizado.

El progreso de esta ciencia está sujeto al desarrollo de nuevos equipos e instrumentos que aporten conocimientos relacionados a la tribología y los cuales se diseñen para usarse en futuras investigaciones.

El diseño de máquinas incluye análisis cinemático y de resistencia de los materiales. Las pérdidas generalmente se compensaban con sobre valoraciones en el diseño, ya que era difícil pensar en métodos o dispositivos que permitieran cuantificarlas.

Los diseños actuales presentan análisis tribológicos, al hablar de un diseño tribológico nos referimos a aquel en el cual se consideran los efectos de la fricción, el desgaste y la lubricación, así como todas las consideraciones de diseño tradicional. Son diseños que dentro de los cálculos consideran las pérdidas por rozamiento y se busca la forma de compensarlas.

Para esto es necesario comentar algunos aspectos relacionadas a la fricción, el desgaste y la lubricación para comprender los efectos que producen.

1.1.1 Fricción.

La fricción se define como la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamiento que experimenta un cuerpo sólido al moverse tangencialmente

sobre otro con el cual esta en contacto. La fricción no es una propiedad del material, es una respuesta del sistema.

Los primeros trabajos sobre el estudio de la fricción se le atribuyen al ingeniero Leonardo da Vinci a mediados del siglo XV [2]. Después de da Vinci diversas teorías de fricción fueron desarrolladas. En 1699 el ingeniero francés Guillaume Amontons estableció las primeras leyes de fricción conocidas como leyes de Amontons.

La primera ley de Amontons establece que la fuerza de fricción entre un par de superficies deslizantes que se encuentran una sobre la otra es proporcional a la fuerza normal que las sostiene: la fuerza tangencial requerida para deslizar un bloque a lo largo de otra superficie es proporcional al peso del bloque. Esta ley tuvo como resultado que cincuenta años después se introdujo por primera vez el concepto de coeficiente de fricción como el factor de proporcionalidad, lo propuso el matemático suizo Leonhard Euler en el siglo XVIII.

La segunda ley de Amontons establece que la fuerza de fricción entre dos cuerpos sólidos es independiente del área aparente de contacto entre ellos, siempre y cuando la fuerza normal se mantenga constante. Estas leyes se presentaron ante la Real Academia de Ciencias Francesa. La primera se aceptó sin cuestionamientos pero la segunda provocó dudas, sólo fue aceptada hasta que se repitieron los experimentos que confirmaron la conclusión de Amontons. Desde entonces se uso extensamente por diseñadores e ingenieros.

Aunque estas leyes se aplican hasta nuestros días, no son exactas o existen casos en los cuales no se cumplen, pero debe resaltarse que los trabajos de Amontons fueron los primeros avances de la tribología.

Posteriormente se enfocó el estudio de la fricción desde el punto de vista en el que se consideraba que las superficies en contacto se adherían entre sí, esto lo propuso el inglés John Theophilus Desaguliers. Las rugosidades presentes en las superficies eran las causantes de la mayor parte de la fricción, provocando la adherencia de las superficies en contacto. Estas nuevas ideas dirigieron el estudio de la

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