TRIBOLOGÍA: Fricción

La fricción es la pérdida de energía mecánica durante el inicio, final y desarrollo del movimiento relativo entre dos zonas materiales en contacto. Se introducen el término zonas materiales que incluye los fenómenos que se pueden producir por:

Fricción Externa: Entre diferentes cuerpos.
Fricción Interna: Entre partículas del mismo cuerpo.

Tipos de fricción externa:

- Fricción de deslizamiento: Se presentan durante el movimiento relativo tangencial de los elementos sólidos de un sistema tribológico.

- Fricción de rodamiento: Se presentan durante el movimiento relativo de rodadura entre los elementos sólidos de un sistema tribológico.

- Fricción de rotación: Se presentan durante el movimiento relativo de rotación entre los elementos sólidos de un sistema tribológico.






El tipo de fricción mas difundido en los sistemas tribotécnicos es el de fricción por deslizamiento. Sin embargo, en la práctica se pueden presentar dos movimientos relativos, actuando al unísono, lo que origina dos formas mixtas de los tipos de fricción.

Dependiendo de las condiciones de contacto la fricción externa se puede clasificar en:

-Fricción estática: Pérdida de energía mecánica al inicio y al final del movimiento relativo tangencial entre dos zonas materiales en contacto.

-Fricción móvil: Pérdida de energía mecánica durante el movimiento relativo de zonas materiales en contacto.

-Fricción de choque: Pérdida de energía mecánica al inicio y al final del movimiento relativo normal (perpendicular) entre zonas materiales en contacto.
En dependencia del estado físico que se presenta en los sistemas tribológicos con movimiento relativo, existen direntes estados de fricción.


Estados de Fricción

Fricción metal-metal: La fricción metal-metal es un estado de fricción que se presenta en diferentes fenómenos tribotécnicos. Tiene lugar en un elemento lubricado como consecuencia del rompimiento de la película límite o por agotamiento de los aditivos antidesgaste el lubricante.

Leyes de la fricción metal-metal por deslizamiento

La fricción metal-metal presenta las siguientes características_

-Es directamente proporcional al peso del elemento que desliza o rueda.
F = fW

-Es independiente del área aparente de las superficies de contacto. Es función del área efectiva, la cual se la suma de las zonas de contacto dadas por las irregularidades de ambas superficies. Por esta razón, el área de contacto no coincide en general con el área geométrica de las superficies que se rozan.



-No depende de la velocidad de deslizamiento.

-Varía según la naturaleza de los materiales y del acabado superficial.


Leyes de la fricción metal-metal por rodadura

-Varía con la carga.

-Es inversamente proporcional al diámetro del elemento rodante.

-Es menor para superficies pulidas que para superficies rugosas.


La fricción metal-metal son siempre se debe evitar. Hay casos en donde impresindible que ocurra, como por ejemplo en las líneas de ferrocarril, en donde es necesario que las superficies estén completamente exentas de algún tipo de lubricante para poder rodar y frenar rápidamente.

Fricción Pura: Es un estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por dos elementos que corresponden a los materiales base.
La fricción pura raras veces se encuentra en la práctica industrial y por lo general, se obtiene a nivel de laboratorio, bajo un control muy riguroso de los experimentos. Durante la fricción pura las superficies están libres de cualquier película contaminante. La magnitud del coeficiente de fricción varía entre 0.80 a 10 y mas.

Fricción sólida: Estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por tres elementos que presentan características de cuerpo sólidos. Durante la fricción sólida el tercer elemento está presente en forma de capas de un compuesto adheridas al metal base. En la práctica industrial este estado de fricción se halla ampliamente difundido. Se entienden como compuestos la película límite de aditivo antidesgaste, las capas de óxido, humedad, los vapores, etc. La magnitud del coeficiente de fricción varía en el rango de 0,2 a 0,8.

Fricción fluida: Es un estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por lo menos por tres elementos, presentando uno de ellos propiedades líquidas.
La obtención de la fricción fluida está condicionada a la existencia de un lubricante líquido que separa las superficies de los elementos sólidos, que constituye el sistema tribológico.

Fricción hidrodinámica: Estado de fricción en el cual las condiciones hidrodinámicas se logran a través del movimiento relativo del par friccionante, cuando se encuentra sometido a determinadas condiciones de velocidad y carga. En este estado de fricción juega un papel muy importante la viscosidad del lubricante empleado. Los valores del coeficiente de fricción varían en el rango de 0,001 a 0,002 en dependencia de la viscosidad del lubricante.

Fricción hidrostática: Es un estado de fricción que se presenta en aquellos mecanismos que giran a bajas velocidades y que soportan altas cargas y donde, para formar la película hidrodinámica, es necesario inyectar aceite a presión antes y durante el movimiento del mecanismo.

Fricción gaseosa: Es un estado de fricción en el cual el sistema tribológico está constituido por lo menos tres elementos y uno de ellos presenta propiedades gaseosas.
Dentro la fricción gaseosa, una de las formas difundidas es la que utiliza el aire como elemento gaseoso y éste separa las superficies de los elementos sólidos, que constiyen el sistema tribológico. La fricción aerodinámica se logra a través del movimiento relativo de los elementos sólidos, mientras que la aerostática se alcanza por medio de una presión exterior.

Fricción mixta: Es un estado de fricción integrado por lo menos por dos estados de fricción, que se presentan simultáneamente en un sistema tribológico. La fricción mixta, formada por los estados de fricción sólida y fluida se encuentra ampliamente difundida en la práctica industrial, sobre todo en aquellas uniones tribotécnicas que se caracterizan por bajas velocidades y grandes cargas (lubricación elastohidrodinámica o EHL).
Durante la fricción mixta, las propiedades de los materiales (elasticidad), que constituyen la unión, juegan un papel de primer orden. La magnitud del coeficiente de fricción mixta varía entre 0,05 y 0,02.