Qué es la tribología

La lubricación y la tribología van de la mano. El uso de lubricantes se remonta a imágenes de antiguas civilizaciones en China y Egipto que muestran la aplicación de lubricantes para reducir la fricción al arrastrar las piedras pesadas que se usaban en la construcción.

Los lubricantes se utilizan para separar dos superficies deslizantes, minimizando el contacto directo entre las superficies y reduciendo el desgaste de las herramientas y los requerimientos de energía. Los lubricantes también conducen el calor y los contaminantes lejos del punto de contacto. La mayoría de los lubricantes son líquidos, compuestos de aceite y aditivos; sin embargo, algunos lubricantes son gaseosos y sólidos.

Antes de seleccionar el lubricante adecuado, es necesario identificar el sistema tribológico. Estos marcadores o parámetros de identificación incluyen el tipo de movimiento, velocidad, temperaturas, carga y el contexto operacional.

El tipo de movimiento es el primer parámetro del sistema tribológico. El movimiento puede ser deslizante, lo que requiere el análisis de la teoría de la lubricación hidrodinámica (HL), o rodante, que requeriría el análisis de la teoría de la lubricación elastohidrodinámica (EHL).

La diferencia entre estas dos es simple. La teoría HL se centra en reducir la fricción o el desgaste de los sólidos en contacto al introducir un lubricante adecuado entre las superficies de los componentes, creando una delgada película fluida.

Como se mencionó anteriormente, la lubricación EHL es un tipo de lubricación HL donde se produce una deformación elástica significativa de la superficie, que altera drásticamente la forma, grosor y separación de la película lubricante. (Tribonet.org).

En algunos casos, el movimiento es una combinación de deslizamiento y rodadura, que se produce en ciertos rodamientos de elementos rodantes, como los rodamientos de rodillos cónicos. En este caso, la química del lubricante debería ajustarse para un rendimiento óptimo.

El segundo parámetro del sistema tribológico es la velocidad, que se puede dividir en tres categorías: rápida, moderada y lenta. En la determinación de los rangos para las categorías de velocidad, es esencial conocer la curva de Stribeck y cómo calcularla. Como se indicó anteriormente, la curva Stribeck es una gráfica que muestra cómo la fricción en los contactos lubricados por un fluido es una función no lineal de la viscosidad del lubricante, la velocidad de arrastre y la carga de contacto. Conociendo la velocidad se puede seleccionar el lubricante adecuado para minimizar la fricción.

La temperatura es el tercer parámetro tribológico y vital, ya que todos los lubricantes tienen rangos de temperatura específicos para un desempeño y efectividad óptimos. Debido a su composición química, algunos lubricantes operan dentro de un amplio rango de temperatura, mientras que otros funcionan de manera óptima a temperaturas más bajas. Al identificar la temperatura del sistema tribológico, un ingeniero de tribología puede seleccionar con precisión un lubricante que permitirá a la maquinaria alcanzar una vida útil y un desempeño óptimo.

El cuarto parámetro en la lista es la carga, que es un componente importante que afecta la selección del lubricante. Si la carga es ligera, se necesitaría un lubricante diseñado para minimizar la fricción del fluido –mientras se sigue proporcionando protección contra la fricción metal con metal– ya que la aplicación se considera sensible al par friccional.

De manera adversa, si hay una aplicación con alta carga, se tendría que seleccionar un lubricante que contenga aditivos específicos para proteger contra el desgaste extremo, adhesión y fatiga de superficie (pitting).

El quinto y último parámetro es el contexto operacional. Si el tribosistema funciona en un ambiente sujeto a humedad o agua, el lubricante requerido debe ser resistente al lavado o la contaminación con agua, así como proporcionar buenas propiedades anticorrosivas. Cuando la aplicación se da en un entorno que contiene líquidos y vapores químicos, el lubricante requerido debe ser resistente a estos químicos y vapores.

Si el entorno de la aplicación es en un vacío o vacío parcial, la presión atmosférica de la aplicación debe estar dentro de los límites operativos del lubricante y por encima de su presión de vapor a la temperatura de operación (Lauer, “Tribología: La clave para una selección adecuada del lubricante”).

Después de identificar el sistema y sus parámetros, el ingeniero en tribología (o ingeniero de lubricación) emplea diferentes químicas de lubricantes para determinar el lubricante óptimo para la aplicación. Además de elegir lubricantes con base ​​en la química, el ingeniero en tribología también necesita analizar la aplicación basándose en el sistema tribológico, incluyendo un análisis de los factores de velocidad, lubricación EHD, cálculos de vida útil de los rodamientos, requisitos de aditivos extrema presión, lubricación de emergencia y otros requisitos para aplicaciones especiales.