TRIBOLOGÍA: Fuerza de Fricción

Siempre que un cuerpo se deslice o ruede sobre la superficie de otro, existe una fuerza que se opone al movimiento, llamada fuerza de fricción. Estas es paralela y opuesta al sentido del movimiento.


Las superficies pueden estar secas o lubricadas. En el primer caso, cuando las superficies no cuentan con la presencia de fluídos o películas contaminantes, se dice que la resistencia se llama fricción en seco. La fricción de las zapatas de freno sobre la llanta de la rueda de un ferrocarril es un ejemplo de este tipo de fricción.

Cuando las superficies en frotamiento están separadas entre si por una película muy delgada de lubricante, la lubricación depende de la fuerte adhesión del lubricante al material de las superficies que se frotan; las capasa de lubricante resbalan una sobre la otra, en lugar de que lo hagan las superficies secas.
Un moñón al arrancar, invertir su sentido de giro a girar a velocidad muy baja bajo una carga pesada es un ejemplo de la condición que dará lugar a lubricación límite. Otros ejemplos son los dientes de engranes (en especial de los engranes hipoidales), las herramientas de corte, las matrices para estirar alambre, los tornillos de potencia,los muñones de asiento y el proceso de asentamiento de la mayor parte de las superficies lubricadas.



Engranaje Hipoidal



Herramientas de Corte
http://indugome7.blogspot.com/2007/10/la-empresa.html


Matriz para estirar alambre
http://www.maneklalexports.com/Espanol/SmallScale/WireDrawing.htm



Tornillo de Potencia
http://www.emc.uji.es/d/mecapedia/tornillo_de_potencia.htm



Muñón de Asiento
http://www.mundovag.com/foro/index.php?showtopic=13371





Cuando la lubricación se dispone de modo que las superficies que se frotan queden separadas por una película de fluído, y la carga en las superficies quede por completo soportada por la presión hidrostática o hidrodinámica de la película, la fricción es de lubricación completa (o viscosa). En este caso, las pérdida por fricción se deben únicamente a la fricción interna del fluído de la pélicula. Son ejemplos de lubricación completa los cojinetes con anillos de lubricación, los cojinetes con alimentación forzada del lubricante, los cojinetes de empuje del tipo 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.


Cojinete con Anillo de Lubricación
http://es.made-in-china.com/co_zhbearing/product_Spherical-Plain-Radial-Bearings-GE10E-GE10ES-GEG10E_hiurougog.html




Chumacera
http://wwww.lodelarefacciones.com.mx/mediac



Se tiene lubricación icompleta o mixta si la carga sobre las superficies que se frotan es soportada parcialemente por una películas viscosa de fluido y, por otra parte, por zonas de lubricación límite. La fricción es intermedia entre la de lubricación fluida y la límite. Casos de lubricación incompleta existen en los cojinetes con lubricación de alimentación por goteo, con empaquetadura de estopa o de alimentación por mecha, o en los cojinetes de superficie paralelas.


Cojinetes de Superficies Paralelas
http://html.rincondelvago.com/rodamientos_1.html





La fuerza de fricción se define como: F = fN donde:

F = Fuerza necesaria para iniciar y/o mantener el movimiento, Kgf (Lbf)

N = Fuerza normal, que mantiene las dos superficies juntas, Kgf (Lbf)

f = Coeficiente de fricción (metal-metal, sólida o fluida), adimensional.


Si sobre un bloque estacionario se aplica una fuerza F, que no es suficiente para moverlo, se preseta una fuerza de oposición, llamada fuerza estática de rozamiento, Fc.

Si se sigue aumentando la fuerza F, llegará un momento en que ésta alcance un valor límite y el movimiento se hace inminente. Si ésta fuerza excede al Fe, el cuerpo ya no permanece en reposo y empieza a moverse, presentándose la fuerza cinética de rozamiento, Fc.

El rango de la fuerza real de rozamiento está comprendido entre cero y un valor máximo, proporcional al peso.
Por lo tanto, siempre se van a presentar dos fuerzas de fricción: estática y cinética, y esto puede conducir a tres situaciones.


Fc < Fe: No hay movimiento.
Fc = Fe: El movimiento es inminente.
Fc > Fe: El cuerpo se mueve.

La fuerza aplicada para iniciar el movimiento siempre es mayor que la necesaria para mantenerlo.