La fuerza de fricción o la fuerza de rozamiento

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INDICE

Introducción……………………………………………………………………………………………….. 2
1. ¿Qué es la friccion?...................................................................................... 3
2. Estados de fricción………………………………………………………………………………….. 3
        2.1. Ficción pura………………………………………………………………………………… 3
        2.2. Fricción metal – metal………………………………………………………………… 4
        2.3. Fricción solida…………………………………………………………………………….. 4
        2.4. Fricción fluida……………………………………………………………………………… 5
        2.5. Fricción mixta……………………………………………………………………………… 5
        2.6. Fricción gaseosa…………………………………………………………………………. 6
3. Fuerza de fricción……………………………………………………………………………………. 6
        3.1. Fuerza de fricción estática………………………………………………………….. 6
        3.2. Fuerza de fricción cinética………………………………………………………….. 7
4. Leyes de fuerza de fricción………………………………………………………………………. 8
5. Factores que condicionan la fuerza de fricción………………………………………… 8
6. Coeficientes de fricción……………………………………………………………………………. 9
        6.1. Ejemplos de coeficientes…………………………………………………………….. 9
7. Aplicaciones…………………………………………………………………………………………… 11
Conclusion…………………………………………………………………………………………………. 12

INTRODUCCION

La fuerza de fricción o la fuerza de rozamiento es la fuerza que existe entre dos superficies en contacto, que se opone al movimiento relativo entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, sino que forme un ángulo con la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto. [pic 3]

1. ¿Qué es la fricción?

Es la resistencia que presenta la superficie rugosa de un cuerpo sólido a moverse sobre la de otro ya sea sólido o líquido y que se manifiesta por la pérdida de energía mecánica durante el inicio y desarrollo del movimiento relativo entre las dos zonas materiales en contacto. La energía que se pierde por fricción se transforma en calor, el cual no le aporta beneficio alguno a los mecanismos sometidos a fricción y por el contrario en la mayoría de los casos cuando las rugosidades de los mecanismos interactúan sus propiedades elásticas se modifican, volviéndose rígidas, propiciando su fractura y por lo tanto al desgaste prematuro de los mecanismos. [pic 4]

1. ESTADOS DE FRICCIÓN

2.1. FRICCIÓN PURA

Se presenta cuando las rugosidades de las dos superficies metálicas interactúan sin la presencia absoluta de un tercer elemento. En la práctica industrial raras veces se encuentra este estado de fricción ya que sólo se puede obtener en el laboratorio donde es factible garantizar que las superficies metálicas están libres de cualquier tipo de película contaminante. [pic 5]

2.2. FRICCIÓN METAL-METAL

Ocurre cuando las rugosidades de dos superficies metálicas teóricamente interactúan en ausencia de un tercer elemento que las separe (es inevitable la presencia de humedad, óxidos, entre otros); también puede ocurrir en un mecanismo lubricado como consecuencia del rompimiento de la película límite o por la ausencia de ésta al agotarse los aditivos anti desgaste del lubricante. La fricción metal-metal no siempre se debe evitar ya que hay situaciones donde es imprescindible que ocurra como por ejemplo entre la carrilera y las ruedas del tren, en las cuales es necesario que sus rugosidades estén completamente exentas de cualquier tipo de sustancia para poder rodar y frenar rápidamente. [pic 6]

2.3. FRICCIÓN SÓLIDA

En este caso el sistema tribológico está constituido por tres elementos que presentan características de cuerpos sólidos; dos de estos elementos son las superficies metálicas que interactúan y el tercero es la película límite del lubricante utilizado que se encuentra adherida al metal base y está constituida por capas de un compuesto que puede ser el aditivo anti desgaste, óxido, humedad, vapores, entre otros. En la práctica industrial la fricción sólida se presenta permanentemente en los mecanismos lubricados siempre que arrancan o paran. 

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2.4. FRICCIÓN FLUIDA[pic 8]

Es un estado de fricción que se presenta entre las capas de un lubricante líquido que separa dos superficies lubricadas; la energía consumida es la necesaria para cizallar las capas del lubricante la cual finalmente se transforma en calor

2.5. FRICCIÓN MIXTA

Está constituida por dos estados de fricción que ocurren simultáneamente en un sistema tribológico; este tipo de fricción se presenta cuando un mecanismo que funciona bajo condiciones de lubricación a película fluida se encuentra en una etapa posterior al inicio del movimiento o previa a su detención en la cual hay algunas rugosidades que interactúan propiciando la fricción sólida y otras se encuentran separadas dando lugar a la fricción fluida. La fricción mixta también se presenta en aquellos mecanismos que trabajan bajo condiciones de altas cargas y bajas velocidades en las cuales las rugosidades de las superficies sometidas a fricción no alcanzan a separarse sino que permanentemente están interactuando, este tipo de fricción mixta da lugar a lo que se conoce con el nombre de lubricación Elastohidrodinámica o EHL. [pic 9]

2.6. FRICCIÓN GASEOSA[pic 10]

Se presenta cuando el elemento que separa las dos superficies que se encuentran en movimiento relativo es un gas; este puede ser el caso de los mecanismos lubricados con aire o de las caras de los sellos secos de turbo-máquinas cuando se inyecta nitrógeno entre ellas para formar la película hidrodinámica que permite separar la cara fija de la que gira. 

3. FUERZA DE FRICCIÓN

Siempre que un cuerpo se deslice o ruede sobre la superficie de otro se presenta una fuerza resistiva que es paralela y contraria a la dirección del movimiento y se conoce como fuerza de fricción y puede ser estática o cinética.

3.1. FUERZA DE FRICCIÓN ESTÁTICA

Es la fuerza requerida para iniciar el movimiento relativo entre dos superficies cuyas rugosidades interactúan y es igual al producto del coeficiente de fricción metal-metal de los materiales de las superficies o del coeficiente de fricción sólida de la sustancia que se está utilizando como lubricante por la fuerza normal que mantiene juntas las dos superficies. 

3.2. FUERZA DE FRICCIÓN CINÉTICA[pic 11]

Es la fuerza requerida para mantener en movimiento dos superficies cuyas rugosidades interactúan o se encuentran totalmente separadas por una película lubricante y es igual al producto del coeficiente de fricción metal-metal de los materiales de las superficies, en caso de que no se esté utilizando algún lubricante o del coeficiente de fricción fluida o Elastohidrodinámica (EHL) si se están lubricando, por la fuerza normal que mantiene juntas las dos superficies.

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