Cómo reducir la fricción entre superficies

En términos simples, la fricción es una fuerza que se resiste el deslizamiento o rodamiento de una superficie sobre otra. Por lo tanto, se puede decir que la fricción se produce sólo cuando dos superficies están en movimiento relativo, por ejemplo, cuando un cigüeñal está girando en un cojinete o cuando un rodamiento de bolas cuando está rodando a lo largo de su pista.

Al ver estas superficies con un microscopio, nos damos cuenta de que cada superficie contiene pequeñas asperezas e irregularidades (superficies rugosas y desiguales), no importa qué tan fino se haya hecho el maquinado. Sin alguna forma de separación, como la que proporciona una película de lubricante, estas asperezas en la superficie pueden entrar en contacto. Al entrar en movimiento, el contacto entre esas asperezas generará algún tipo de desgaste, ya sea abrasivo, adhesivo o rayado.

Hay varios factores que afectan las condiciones de fricción en la interfaz entre esas dos superficies en movimiento relativo. Entre ellas están:

  • Acabado de la superficie — La rugosidad, cantidad de puntos de contacto e incluso la dirección de las asperezas en las superficies puede afectar en forma dramática el coeficiente de fricción.
  • Temperatura — Tanto la temperatura ambiente como la de operación pueden afectar la fricción. Por ejemplo, la temperatura es un elemento crítico que puede afectar la efectividad de los aditivos extrema presión (EP) o antidesgaste (AW)  en ciertas aplicaciones.
  • Carga de operación — La fricción varía directamente con la carga. Cuando se excede la carga de diseño puede incrementar dramáticamente el coeficiente de fricción.
  • Velocidad relativa — Incrementar la velocidad más allá de la especificada incrementará drásticamente la fricción.
  • Naturaleza del movimiento relativa entre las superficies — El movimiento deslizante, comparado contra el deslizante, puede afectar el coeficiente de fricción.
  • Características del lubricante — Entre ellas están el tipo de básico empleado, su viscosidad y los aditivos con que se formula el lubricante para una aplicación en partículas.

El reto está en reducir el coeficiente de fricción tanto como sea posible, ya sea eliminando los factores que pueden tener un efecto adverso sobre las superficies en movimiento relativo o cuando menos controlando esos factores.

Por lo general, hay tres formas de reducir la fricción:

  1. El uso de metales de sacrificio en las superficies de los cojinetes, como materiales de bajo corte, como el empleado en los cojinetes con aleaciones plomo-cobre.
  2. Sustituir la fricción deslizante por fricción por rodamiento, como es el caso de los rodamientos de elementos rodantes.
  3. Mejorar la lubricación, ya sea cambiando la viscosidad, empleando aditivos diferentes, de mejor calidad o lubricantes diferentes, como puede ser el empleo de aditivos sólidos o de básicos sintéticos.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.