TIPOS DE FRICCIÓN
EN LOS ELEMENTOS
DE MÁQUINA
Introducción:
La fricción está presente en nuestras vidas todos los
días y en algunos casos es imprescindible para
poder desarrollar determinadas acciones como
caminar, andar ó frenar un vehículo, encender un
cerrillo, fabricar piezas en un torno ó en una
fresadora, etc.; pero es completamente
improductiva en los elementos de una máquina,
los cuales podrían fallar si no se lubricaran y
aunque esto se hiciera, si el lubricante no es el
adecuado, el mecanismo, dentro de un proceso
más lento también se dañaría finalmente.
Problemática:
• Es muy importante el análisis de ingeniería de
los fenómenos de fricción en las máquinas,
para determinar si las causas que lo generan
son mecánicas, operacionales ó de lubricación,
con el objetivo de controlarlas y reducirlas
hasta llegar a un valor aceptable.
Premisas para la Fricción:
1. La fuerza de fricción es directamente
proporcional al coeficiente de fricción y al
peso del cuerpo en movimiento.
2. La fuerza de fricción depende del área
(microscópica) real de contacto y no del área
aparente del cuerpo deslizante.
Definición de Fricción:
La fricción es la oposición que presentan dos
zonas materiales en contacto, durante el inicio,
desarrollo y final del movimiento relativo
entre ellas, conlleva a consumo de energía,
generación de calor, desgaste y en algunos
casos a fallas lamentables.
Cálculo de la fuerza de Fricción:
• La fuerza de fricción se calcula de la siguiente ecuación:
F=fxW
Donde:
• F: fuerza de fricción, kgf (lbf)
• f: coeficiente de fricción metal-metal, sólido, mixto ó
fluido, adimensional.
• W: fuerza normal que actúa sobre una de las
superficies de fricción, kgf (lbf).
Ejemplos de Fricción:
Tipos de Fuerza de Fricción:
• La fuerza de fricción, puede ser estática ó
cinética.
o Fuerza de fricción estática (FE )
o Fuerza de fricción cinética (FK )
Fuerza de fricción estática (FE )
Es una fuerza negativa y mayor que la fuerza
aplicada la cual no es suficiente para iniciar
el movimiento de un cuerpo estacionario.
Se genera debido a la rugosidad
microscópica de dos superficies, que
interactúan y se entrelazan.
Entre estas superficies se generan enlaces
iónicos y microsoldaduras formadas por la
humedad y el oxigeno del aire.
Fuerza de fricción cinética (FK )
 Es una fuerza negativa que se presenta cuando un
cuerpo se mueve con respecto a otro, se opone al
movimiento y es de magnitud constante.
 La fuerza de fricción cinética entre dos cuerpos que
se mueven se clasifica en cuatro tipos:
1. Metal - metal
2. Sólida
3. Mixta
4. Fluida
1. Fuerza de fricción cinética metal-metal
Tiene lugar cuando la rugosidad de una
superficie metálica desliza directamente
sobre la otra y el sistema tribológico está
constituido por dos cuerpos sólidos, entre
los cuales no hay un tercer elemento sólido
ó fluido que los separe.
Características:
 Puede ser de alta ó de mediana intensidad,
dependiendo del tipo de materiales en contacto.
 Ocasiona en la mayoría de los casos que las
superficies de fricción de los componentes de la
máquina se suelden y la falla sea catastrófica,
debido a la gran cantidad de calor generado
cuando las crestas altas y pequeñas chocan, se
deforman elásticamente y luego plásticamente
hasta fracturarse.
Características (continuación)…
Ocurre de manera transitoria cuando los
mecanismos lubricados de una máquina se
ponen en operación ó se detienen y la
condición final de lubricación es
Elastohidrodinámica ó fluida.
2. Fuerza de fricción sólida-cinética:
• Se presenta de manera transitoria siempre
que los componentes de la máquina inician
su movimiento ó paran.
Características:
Depende del tipo de aditivo antidesgaste
que tenga el lubricante utilizado.
Es de regular intensidad, y conlleva a un
bajo nivel de desgaste adhesivo.
Puede conllevar a altos niveles de desgaste
adhesivo cuando la película lubricante es
fluida y se rompe debido a condiciones
mecánicas u operacionales anormales en el
mecanismo lubricado.
3. Fuerza de fricción mixta cinética:
• Se presenta de manera permanente cuando
los mecanismos lubricados de una máquina
trabajan bajo condiciones de lubricación
Elastohidrodinámica (EHL).
Características:
Depende del tipo de aditivo extrema presión y de
las características del lubricante utilizado.
Es de mediana intensidad y conlleva a un nivel de
desgaste adhesivo moderado, que se presenta en
los componentes lubricados durante el
funcionamiento de la máquina.
Se puede minimizar cuando se requiere un
lubricante con un aditivo extrema presión de tipo
EP1 y se utiliza un EP3 y se puede incrementar
cuando se requiere un EP3 y se pasa a un EP1 .
Fuerza de fricción fluida cinética:
Tiene lugar cuando las superficies de
fricción se mueven la una con respecto a la
otra completamente separadas por un
tercer elemento que por lo regular es un
fluido.
Características:
1. Para un mismo espesor de película lubricante, depende
de si el lubricante utilizado es mineral, sintético ó
vegetal.
2. En el caso del aceite mineral se define como la
resistencia que presentan al corte las laminillas que
constituyen la película lubricante, un valor típico es de
0,008.
3. En el caso de los aceites sintéticos como la resistencia a
la rodadura de las esferas de igual diámetro que
constituyen la película lubricante, un valor típico es de
0,006.
4. En el caso de los aceites vegetales como la resistencia a
la rodadura de las esferas de diferente diámetro que
constituyen la película lubricante, un valor típico es de
0,007.
Generación de Calor:
 La cantidad de calor que se genera entre
superficies de componentes de máquinas
que están en contacto directo es tan alta
que puede conllevar a que las
rugosidades de las dos superficies se
suelden al alcanzar el punto de fusión de
los materiales.
Cálculo del calor generado en diferentes
componentes de máquinas:
Falla Mecánica:
 Se define como aquella
condición en la cual el
mecanismo
de
una
máquina queda totalmente
inservible por excesivo
desgaste adhesivo, cambio
de su forma geométrica ó
desintegración
de
su
estructura metálica.
Causa de la Falla Mecánica:
 Temperatura de operación superior a la máxima
permisible.
 Viscosidad del lubricante inferior a la requerida.
Bajo nivel de aceite.
Aceite contaminado con agua, gases, combustible,
etc.
Sobrecargas por problemas operacionales ó
mecánicos (desbalance, desalineamiento, etc.).
 Valores de vibración por encima del valor normal.
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