C apítulo fundamentos de la fricción externa 1introduccióN






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TRIBOLOGÍA: Fricción, Desgaste y Lubricación.( Fundamentos de la Fricción).

C
APÍTULO 2.

FUNDAMENTOS DE LA FRICCIÓN EXTERNA

2.1INTRODUCCIÓN


El problema de la fricción ha sido objeto de estudio por siglos. Leonardo de Vinchi (1508) plantea por primera vez la relación entre la fuerza de fricción y la carga normal a las superficies en contacto y Amontons (1699) formula las leyes clásicas de la fricción, sin embargo aun en nuestros días el mecanismo de la fricción es objeto de estudio.

La fricción desde el punto de vista de la ingeniería se puede analizar como:

  • Fricción como un proceso necesario para el movimiento o frenado de sistemas mecánicos

  • Fricción como un fenómeno indeseable durante el movimiento relativo de los cuerpos en contacto

La fricción como proceso necesario representa la posibilidad del movimiento sin patinaje o la posibilidad de detener el movimiento (frenado). Sobre este principio se basa el trabajo de las transmisiones por correas - poleas, ruedas de fricción, los frenos, los acoplamientos y embragues de fricción, las uniones por interferencia y roscados. En todos estos elementos de máquinas se exige alto y estable coeficiente de fricción.

Desde tiempos muy remotos el hombre utilizó la fricción de manera beneficiosa. En el año 400000 a.n.e., con la ayuda de la fricción se logró el fuego (Fig.2.1a). En el 6000 a.n.e con la ayuda de la fricción se comenzó a triturar los alimentos (Figura 2.1 b). Con el pasar del tiempo, la propia evolución hace que surjan instrumentos de trabajo tales como el hacha de piedra, siendo estos instrumentos construidos mediante procesos de fricción (Figura 2.1 b).



Fig. 2.1 – Procesos de fricción.

(a) Obtención del fuego (b) Trituración de alimentos (c) Fabricación de instrumentos

La fricción como proceso indeseable del movimiento se relaciona con las pérdidas de energía en la unión de rozamiento. En este caso el coeficiente de fricción debe ser lo más bajo posible, sobre este principio se analizan los cojinetes de deslizamiento, rodamientos, reductores y cajas de velocidad, los motores de combustión interna, y transportadores, etc.

En la figura 2.2 se puede apreciar la tendencia seguida por el extraordinario proceso de los animales al trasladarse sobre la superficie terrestre, así como la del hombre al aprovechar los medios a su alcance durante los últimos 10 000 años.



Fig. 2.2 – Variación histórica del coeficiente de fricción.

Durante el transcurso de la historia, se han ido desarrollando nuevas ideas para reducir el efecto de la fricción y obtener un mayor aprovechamiento de las fuerzas aplicadas a los mecanismos, ampliando los conocimientos sobre el fenómeno de la fricción, estableciendo las del rozamiento para el estado de fricción seca, así como el papel de los lubricantes y su utilización para controlar la fricción y el desgaste. En realidad todos estos estudios y descubrimientos se realizaron de forma más o menos casual o esporádica, hasta que la revolución industrial, con la invención de la máquina de vapor, permitió que la industria y el transporte empleasen potencias y fuerzas muy superiores a las hasta entonces utilizadas, lo que a su vez representó alcanzar mayores velocidades y cargas, el consiguiente incremento de severidad de las condiciones de explotación de los mecanismos.

El desarrollo del ferrocarril de los factores decisivos que impulsaron la investigación sobre cojinetes y lubricación. Desde entonces ha continuado de forma creciente la labor investigadora sobre fricción, desgaste y lubricación.
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