Índice Introducción _____________________________________________________________ 3 Objetivos _______________________________________________________________ 4 Introducción a la tribología _________________________________________________ 5 Introducción a la tribología ______________________________________________________ 5 Aplicación de conceptos tribológicos desde los tiempos remotos ______________________________ 5 Proceso del nacimiento de la Ciencia de la Tribología ______________________________________ 11 Definición de Tribología ______________________________________________________________ 12 Tendencias de los costos de mantenimiento _______________________________________ 12 Oportunidades de ahorro en los costos de mantenimiento si se pone atención a la lubricación _____ 12 Impacto del desgaste prematuro de los elementos de máquina, en los costos de operación, el deterioro de los recursos naturales y la contaminación del medio ambiente ____________________________ 15 Tribología y medio ambiente ___________________________________________________ 16 Aspectos importantes para considerar en la elaboración de un plan para difundir el conocimiento de la Tribología en la empresa _____________________________________________________________ 16 Conclusiones ____________________________________________________________ 19 Referencias bibliográficas _________________________________________________ 20 Introducción La tribología es la ciencia que se encarga de ver la relación del movimiento que hay en los cuerpos los cuales consta de la fricción, el desgaste y la lubricación. La fricción se da por el rozamiento entre dos cuerpos, un cuerpo al estar en constante fricción produce calor y mucho desgaste, lo cual es la reducción de la materia en un cuerpo, estos dos conceptos son muy importantes en la vida útil de una maquina ya que son factores para su desempeño, por lo cual otro concepto importante que tiene mucha relación con los dos anteriores es la lubricación. Los procesos de fricción y desgaste han jugado un papel fundamental desde el origen de la Tierra. De este modo, el mecanismo de articulaciones de los vertebrados o la capa de mucosidad de los peces son ejemplos de un sistema tribológico perfecto, creado a lo largo de la evolución. El concepto de la tribología fue usado por primera vez en un informe elaborado por la Comisión del Ministerio de Educación y Ciencia de la Gran Bretaña el 9 de Marzo de 1966, hace exactamente 30 años, por lo que esta fecha se reconoce como el nacimiento de la tribología como una nueva disciplina científica. Después de este acto, la tribología comenzó a reconocerse como fuente de un gran potencial para economizar recursos financieros, materias primas y materiales energéticos. Estos últimos años la tribología ha ido ganando importancia en el campo del conformado de chapa metálica ya que tiene en cuenta los efectos del movimiento, así como la interacción entre el material de la chapa, el lubricante y la herramienta o el material de revestimiento durante el proceso de conformado. Estas interacciones tribológicas influyen en la calidad final de las piezas conformadas, así como en la estabilidad y eficiencia del proceso de producción. Aparentemente estamos hablando de cuestiones relativamente sencillas y cercanas a cualquiera de nosotros, pero la realidad es que la complejidad que reside detrás de la fricción y del desgaste es tal, que al día de hoy hay multitud de estudios que tratan de resolver problemas asociados a estos fenómenos. La problemática se complica cuando hay más de un fenómeno implicado y por ejemplo, hay que identificar la contribución del desgaste mecánico, desgaste químico (corrosión) y la sinergia que se produce entre desgaste-corrosión. En el contacto entre dos superficies con movimiento relativo entre sí intervienen gran cantidad de factores cuyo efecto final es en muchas ocasiones difícil de predecir con lo que la experimentación en este campo de la Ingeniería de Superficies se convierte en una fase vital en el proceso de diseño o de optimización de un producto. URL: https://sway.office.com/aDDnrHd5oAJHkB7G?ref=Link&loc=mysways Objetivos Explicar la aplicación de conceptos tribologícos desde los tiempos remotos. Narrar el proceso del nacimiento de la Ciencia de la Tribología. Explicar la definición de Tribología. Explicar las oportunidades de ahorro en los costos de mantenimiento si se pone atención a la lubricación. Explicar cuál es el impacto del desgaste prematuro de los elementos de máquina, en los costos de operación, el deterioro de los recursos naturales y la contaminación del medio ambiente. Explicar aspectos importantes a considerar en la elaboración de un plan para difundir el conocimiento de la Tribología en la empresa. Introducción a la tribología Introducción a la tribología Aplicación de conceptos tribológicos desde los tiempos remotos Los procesos de fricción y desgaste han jugado un papel fundamental desde el origen de la Tierra. De este modo, el mecanismo de articulaciones de los vertebrados o la capa de mucosidad de los peces son ejemplos de un sistema tribológico perfecto, creado a lo largo de la evolución. Ya en la Edad de Piedra se conocía la fricción: girando con paciencia un pequeño palo de madera en la cavidad de una rama, con el tiempo, se podía generar fuego. Aquí, la fricción representaba un medio eficaz para un fin concreto. Hace 500.000 - 600.000 años, el hombre ya utilizaba las primeras herramientas, como palancas, hachas de piedra y similares. Mucho más tarde, hace 5.000 ó 6.000 años aproximadamente, con la creación del torno o del arco de violín, nacieron las primeras máquinas más sencillas; sin embargo, el ser humano tuvo que enfrentarse antes a los fenómenos de la fricción y del desgaste. La fricción se utilizaba para generar fuego. El uso de carros y rodillos para reducir la fricción al mover grandes cargas son ejemplos comunes. A lo largo de la historia, existen indicios de que pronto se tomaron medidas determinadas para influir en la fricción y el desgaste, favoreciendo así al ser humano. La búsqueda del ser humano en los de lubricantes efectivos es muy diversa y tan antigua como la propia historia de la humanidad. Los chinos, ya en el 3500 a.C., aprovechaban el efecto lubricante del agua. Los egipcios, en el 1400 a.C., utilizaban grasas animales o aceite de oliva mezclado con cal en polvo para sus carros de guerra. En el 780 a.C., los chinos descubrieron las propiedades reductoras de fricción de una mezcla de aceites vegetales y plomo, y hace más de 100 años se supo por primera vez de la idoneidad del aire como lubricante. Tribologia - 3500 - 30 a.C., la época de los sumerios y los egipcios La necesidad agudiza el ingenio: Los hombres del Neolítico (4000 - 1800 a.C.) ya debieron tener esta sensación. Ciertamente, se puede asumir que los sumerios y los egipcios utilizaban "lubricantes" para reducir la fricción (betún, aceites animales y vegetales, agua). Los ejemplos son numerosos: Base sencilla para generar fuego y para crear perforaciones a través de movimientos de rotación. Torno con soporte de piedra y madera. Soportes de ejes con correas de cuero para vehículos de rodillos y ruedas. Uso de lubricantes como aceite, grasa y agua. Construcción de carros para el transporte de piedras pesadas. Así, los sumerios, hace unos 3.000 años, ya utilizaban en sus carros correas de cuero y horquillas invertidas para el apoyo de los ejes rígidos. Los hallazgos muestran que estos puntos de contacto se lubricaban para reducir la fricción y, con ello, reducir también el desgaste. El rodamiento debe su nombre y su origen a los "elementos rodantes" las maderas redondas que utilizaban los egipcios en tiempos de faraones. Este método permitía aumentar la velocidad de trabajo, solucionar el problema de la fricción y que las tareas fueras menos duras. La idea de sustituir la fricción de deslizamiento por fricción de rodadura se remonta al pasado más remoto de la historia de la civilización. Algunos relieves egipcios muestran el transporte de enormes bloques de piedra que se utilizaban para la construcción de monumentos y que se deslizaban sobre troncos de árboles en lugar de rodillos. Existen evidencias gráficas sobre cómo el transporte de algunas estatuas egipcias en el 1.880 a.C., aproximadamente, en la tumba de Tehuti-hetep, El-Bersheh, se realizaba ya con patines lubricados: En esta imagen, se ve claramente a un hombre vertiendo lubricante frente a las superficies de deslizamiento. El pie de foto muestra el agua como lubricante, mientras que en una inscripción que acompaña a la imagen, se nombra al aceite de oliva como lubricante. Tribologia - 2000 a.C. Con lubricación, todo funciona mejor. Eso ya lo sabían los antiguos egipcios. La base del trono del faraón se humedecía con aceite de oliva. Con la reducción de la fricción, se conseguía reducir también el personal de transporte necesario en un 50%. En las siguientes épocas, se utilizaban especialmente aceites vegetales y grasas animales como lubricantes y sustancias anti desgaste. Sin embargo, es de suponer que el betún (petróleo emergente de la tierra) se seguía utilizando como en la antigüedad. Tribologia - 650 a.C.: Documentos más antiguos sobre el uso de ruedas para reducir la fricción. Tribologia - 330 a.C.: El ingeniero griego Diades probablemente desarrolló uno de los primeros rodamientos para el alojamiento de los arietes de los carros de guerra. Tribologia - 50 a.C. - 50 d.C. Los romanos Los restos de una plataforma giratoria procedente de una nave del emperador Calígula y que se encontraron en el año 1930 en el fondo del lago Nemi, dan muestra de que en la antigüedad ya se utilizaban cojinetes rudimentarios. Esta plataforma puede considerarse uno de los primeros ejemplos de rodamientos de presión, es decir, un cojinete diseñado para recibir cargas directas y que gira alrededor de su eje. Tribologia - 1452-1519 Leonardo da Vinci "Las ciencias mecánicas son las más nobles y útiles, ya que, gracias a ellas, todos los cuerpos animados ejecutan la operación para la cual se diseñaron". Esta cuestión sólo comenzó a considerarse desde un punto de vista científico en la historia reciente, comenzando con Leonardo da Vinci, quien, en el año 1500, trató el tema de la fricción, el examinar el coeficiente de rozamiento (coeficiente de rozamiento estático) en un plano inclinado. Da Vinci determinó el valor del coeficiente de rozamiento con f = ¼ y formuló las leyes del rozamiento seco. Da Vinci realizó estudios sobre el rozamiento en superficies horizontales e inclinadas y sobre el desgaste de los rodamientos lisos. De estos estudios derivaron la primera y segunda ley de rozamiento de Leonardo da Vinci. En 1490, Leonardo da Vinci sustituyó casi exclusivamente en un rodamiento la unión móvil entre dos partes a través de una menor fricción de rodadura. Para ello, utilizó bolas. Llegó a la conclusión de que el rozamiento era menor cuando las bolas no se tocaban. A raíz de ello, desarrolló elementos de separación que deberían permitir que las bolas se movieran libremente. Tribolgia - Siglos XV - XVI El Renacimiento se considera el comienzo real de la tribología. Sin embargo, los conocimientos básicos sobre fricción y desgaste no implican nuevos desarrollos de los lubricantes. Tribologia - 1663-1705 Guillaume Amontons Fue un físico y gobernador francés de Lille. Realizó estudios en el ámbito de la fricción mixta y comprobó que la fuerza de rozamiento depende de la fuerza normal y que la rugosidad de la superficie debía tratarse como origen de la fricción. Amontons atribuyó la fricción a causas mecánico-geométricas en cuanto a un "dentado" de desigualdades. Esta teoría del endentado afirmaba: “La unión continua de las microelevaciones interrumpe el movimiento relativo y genera una fuerza de rozamiento opuesta a la dirección de movimiento. Amontons determinó el coeficiente de rozamiento en f = 1/3. “ Las dos leyes de Amontons constituyen la base de la comprensión empírica de la tribología. Fueron redescubiertas por él y las presentó, en 1699, a la Academia Real. El verdadero descubridor fue, unos dos siglos antes, Leonardo da Vinci (14521519). Estas leyes afirman que la fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal e independiente de la superficie de contacto aparente. Además, debe tenerse en cuenta que la fuerza de rozamiento no sólo depende de la adhesión, sino que también depende de la abrasión. La abrasión tiene un efecto especialmente importante cuando la superficie rugosa de contacto está hecha de un material más duro o cuando, en el punto de contacto, existe abrasión en forma de duras partículas de metal oxidado. Tribologia - 1683-1744 John Theophilius Desaguliers Fue un filósofo natural nacido en Francia. Desagulier desarrolló un modelo para explicar el rozamiento y lo atribuyó a la influencia de la cohesión y de la adhesión Desagulier (1683-1744) introdujo un nuevo aspecto: Señaló que con superficies mejor pulidas se produce una mayor fuerza de rozamiento y también mostró que dos cuerpos de plomo bien pulidos y apretados sólo podían separarse por medio de una fuerza sorprendentemente elevada: Con ello, reconocía la importancia tanto de la adhesión como de la cohesión para el proceso de fricción. Sin embargo, no pudo poner su idea de acuerdo con las leyes de rozamiento cuantitativas. Tribologia - 1687 Sir Isaac Newton Newton define la viscosidad. La teoría de la adhesión, así como la hipótesis de una causa moleculo-mecánica del rozamiento surgieron cuando NEWTON (1687)definió el parámetro conocido como viscosidad dinámica. La base de esta definición está en el concepto de una causa moleculo-mecánica de la fricción. Tribologia - 1707-1783 Leonhard Euler Euler estudió el rozamiento en planos inclinados y determinó que el rozamiento estático es aproximadamente el doble de grande que la fricción de deslizamiento. Además, introdujo el coeficiente de rozamiento "µ". Tribologia - 1736-1806 Charles Augustin Coulomb Coulomb desarrolló las ideas básicas de Amontons en cuanto a la rugosidad superficial y la fricción mixta y trató la relación entre las fuerzas horizontales y la componente del peso, Según el modelo de Coulomb, el coeficiente de rozamiento de una superficie de este tipo de depender de la carga, es decir, que la fuerza de rozamiento es proporcional al peso. El rozamiento es independiente de la superficie, ya que sólo es una función del ángulo medio de inclinación de la rugosidad. Cuanto más lisa sea la superficie, más pequeño debe ser el coeficiente de rozamiento. Una consecuencia que se correspondía con las ideas anteriores y que llevó al reconocimiento del modelo de Coulomb. Sin embargo, el modelo de Coulomb tenía un fallo determinante: no dispone de componentes disipativos. La energía consumida al subir un plano inclinado debe generarse al bajarlo deslizándose por el lado opuesto. Por lo tanto, según Coulomb, la fricción de deslizamiento no es un proceso que consuma energía. Modelo de rugosidad del rozamiento de Coulomb. La fuerza normal, FN, se distribuye entre las elevaciones con el mismo ángulo de inclinación. Tribologia 1794 Philip Vaughan La primera patente conocida de un rodamiento ranurado de bolas fue de Philip Vaughan, Inglaterra. Philip Vaughan († 1824 en Kidwelly) de Carmarthen, fue un fundidor de hierro que inventó, en 1791, el rodamiento de bolas, patentándolo en 1794. Tribologia - Siglo XVIII El mecanismo del rodamiento, así como el del rodamiento de bolas, fue inventado en el siglo XVIII, cuando en Inglaterra se utilizó un eje para los estribos de los caballos con un anillo de rodamiento de bolas en las ranuras de los surcos parciales semicirculares, repartidos a lo largo de dicho eje. Tribologia - 1750-1850 Tuvimos que esperar hasta la revolución industrial para conseguir avances en el desarrollo de lubricantes. Esto se debió a los conocimientos de mecánica de fluidos y el flujo viscoso, así como a la creciente demanda del desarrollo industrial de volumen y calidad de los lubricantes y a la rápida sustitución de los aceites vegetales y animales por aceites minerales. Este último se obtiene por destilación y refinación de petróleo, esquisto y carbón. Tribologia - 1802 M. Cardinet Rodamiento de rodillos cónicos patentado por M. Cardinet, Francia Este cojinete es muy resistente tanto en la dirección radial como axial. Normalmente se construye en parejas: Dos cojinetes se colocan uno en frente de otro, ya que consta de dos elementos sueltos: el anillo interior con elementos rodantes y el anillo exterior como buje. Los elementos rodantes del anillo interior tienen la forma de un cono truncado y, además, están ligeramente inclinados hacia el eje geométrico deárbol. La holgura es regulable. Los ejes cónicos del anillo interior, exterior y de los rodillos cónicos se encuentran en un punto del eje de rotación, ya que sólo así los rodillos cónicos pueden rodar sin que resbale. Tribologia - 1859 E. L. Drake Primer pozo petrolífero en Titusville. Tribologia - Siglo XIX Los componentes de lubricación experimentaron un gran avance en el siglo XIX en el marco de la industrialización. En este momento existía una gran necesidad de cojinetes de fabricación industrial como elementos de maquinaria. Los componentes principales de los rodamientos son dos anillos móviles uno con otro, los anillos interior y exterior, separados por medio del elemento rodante. En la mayoría de los casos, los elementos rodantes se guían por una corona que se los mantiene a una distancia constante entre sí y que evita un contacto mutuo. Tribologia - 1850-1925 La época entre 1850 y 1925 se conoce como la de los "avances técnicos". El ferrocarril representa el centro de los acontecimientos sociales. De la lubricación sólida (precursora de las grasas), se pasa a los lubricantes líquidos para la lubricación de rodamientos y correderas. Con inventos importantes se asentaron las bases de la tribología moderna. Las mayores exigencias disponían de cantidades casi ilimitadas de un lubricante barato: el aceite lubricante mineral, cuya amplia gama cualitativa podía utilizarse en casi cualquier rama de la técnica. Tribologia - a partir de 1925 La verdadera era de la tribología comenzó tras la Primera Guerra Mundial. Cargas, velocidad y temperaturas elevadas marcaronun mayor desgaste del par de fricción. Los límites de las características físicas de los lubricantes tuvieron que adaptarse a condiciones más estrictas. Así como los pasos previos del desarrollo tecnológico y de la aditivación se remontan al siglo XIX, los conceptos modernos de esta aditivación de lubricantes sólo comenzaron en los años 30 del último siglo. Aparecieron mejoradores del índice de viscosidad, mejoradores del punto de escurrimiento, inhibidores de la oxidación y la corrosión, etc. Es decir, una gama completa de procedimientos de protección. Paralelamente, comenzó el desarrollo de los aceites sintéticos, a causa de los desgastes extremos generados por las temperaturas elevadas y muy elevadas. A pesar de su gran importancia, la proporción de lubricantes sintéticos sólo es de un 5% de los lubricantes convencionales. Tras la Segunda Guerra Mundial, se confrontaba con el lubricante sólido de disulfuro de molibdeno (MoS2), un lubricante excepcional para condiciones excepcionales: perfecto para su uso en la investigación espacial. Tribologia - 1966 El término tribología fue acuñado en 1966 en relación con el Informe Jost, un estudio encargado por el gobierno inglés sobre los daños causados por el desgaste y, desde entonces, se utiliza en relación con la fricción, es desgaste y la lubricación. Tribologia - Hoy En los últimos siglos, la necesidad de aceites lubricantes ha aumentado de manera drástica: Para garantizar una lubricación segura, se utilizaban cada vez más lubricantes sintéticos que, por su parte, están fabricados principalmente con petróleo pero a través de una síntesis química. Los aceites lubricantes sintéticos se caracterizan por su elevada estabilidad térmica, su bajo coeficiente de rozamiento, su buena humectabilidad metálica, su reducida volatilidad, su miscibilidad en agua y son altamente inflamables. Las grasas lubricantes son parientes cercanos de los aceites lubricantes. Para muchos puntos de lubricación se utiliza la grasa en lugar del aceite, ya que el aceite se derramaría. Las grasas son aceites espesados. Como espesante se utilizan, por ejemplo, el litio, calcio o el aluminio, o espesantes inorgánicos (por ejemplo, la bentonita). El campo de aplicación de los lubricantes es muy importante, ya que "sin lubricación, nada funciona". Proceso del nacimiento de la Ciencia de la Tribología El concepto de la tribología fue usado por primera vez en un informe elaborado por la Comisión del Ministerio de Educación y Ciencia de la Gran Bretaña el 9 de Marzo de 1966, hace exactamente 30 años, por lo que esta fecha se reconoce como el nacimiento de la tribología como una nueva disciplina científica. Después de este acto, la tribología comenzó a reconocerse como fuente de un gran potencial para economizar recursos financieros, materias primas y materiales energéticos. En las últimas décadas, la tribología se convirtió en la ciencia con más rápido desarrollo. Esta disciplina ha sido incorporada a la carrera del ingeniero mecánico y forma parte como posgrado en las maestrías de mantenimiento y proceso de manufactura. La tribología se define como la ciencia y tecnología de la interacción entre superficies en movimiento relativo e involucra el estudio de la fricción, el desgaste y lubricación. Antes del nacimiento de la tribología como ciencia se pensaba en el término “lubricación” o ingeniería de lubricación. No se había generalizado la disminución de la fricción y el desgaste como prácticas cotidianas. Con la tribología como ciencia se estudia la fricción y sus efectos asociados, como el desgaste, tratando de prevenirlos con mejores diseños y prácticas de lubricación. Toma en cuenta, entre otros aspectos de la maquinaria industrial, los siguientes: El diseño Los materiales de las superficies en contacto El sistema de aplicación del lubricante El medio circundante Las condiciones de operación Definición de Tribología La tribología es la ciencia y la aplicación de los principios de fricción, lubricación y desgaste. La palabra tribología deriva de la raíz τριβ- del verbo griego τρίβω, tribo, que significa “friccionar” y el sufijo –logy de -λογία, -logia, que significa “estudio de” o “conocimiento de”. La tribología es una ciencia interdisciplinaria basada en el conocimiento y experiencia de diferentes campos tales como la ingeniería mecánica, ciencia e ingeniería de los materiales, química e ingeniería química. La tribología involucra: Fricción – la resistencia al movimiento de un cuerpo moviéndose contra otro Desgaste – la pérdida de material debido al movimiento Lubricación – el uso de un fluido para minimizar la fricción y el desgaste Estos últimos años la tribología ha ido ganando importancia en el campo del conformado de chapa metálica ya que tiene en cuenta los efectos del movimiento, así como la interacción entre el material de la chapa, el lubricante y la herramienta o el material de revestimiento durante el proceso de conformado. Estas interacciones tribológicas influyen en la calidad final de las piezas conformadas, así como en la estabilidad y eficiencia del proceso de producción. Tendencias de los costos de mantenimiento Oportunidades de ahorro en los costos de mantenimiento si se pone atención a la lubricación Se calcula que el 30% del consumo mundial de energía se desperdicia en forma de calor debido a la fricción. Además, la mitad de las piezas que se fabrican tienen como único objetivo reemplazar otras que se han deteriorado a consecuencia de su uso. Cuanto menos, se puede decir que ante estas cifras nadie puede cuestionar el colosal impacto económico que supone el tener la capacidad de controlar adecuadamente a los dos “culpables” de todo: la fricción y el desgaste. La Tribología es un área de la Ingeniería de Superficies que precisamente se encarga de estudiar ambos fenómenos y todo lo que gira alrededor de ellos. Solo en España en 2014, una atención adecuada a los problemas tribológicos hubiera supuesto un ahorro de 13.200 millones de euros, o lo que es lo mismo, un 1,4% de su PNB. La Tribología es una de esas cosas que impregna y condiciona el día a día de absolutamente cualquiera que viva en cualquier lugar del mundo y sin embargo, aun así, para el público en general sigue siendo una auténtica desconocida. Por ejemplo, un vehículo convencional presenta unos 2.000 contactos tribológicos, o lo que es lo mismo, 2.000 oportunidades para que sus diseñadores ofrezcan al usuario un ahorro de costes, ya sea en la reducción del consumo de combustible como en la reducción del remplazo de partes desgastadas. Sin necesidad de irse a sistemas tan complejos uno puede pensar en infinidad de ejemplos cotidianos: suelas de zapatos que se desgastan rápidamente, un cuchillo que enseguida deja de cortar bien, planchas de ropa que no deslizan suavemente sobre el tejido, pomos de puertas que enseguida pierden su color, pavimentos excesivamente resbaladizos (e inseguros), puertas correderas que se atascan, etc. Todos estos sistemas son mejorables considerando la tribología en su fase de diseño. Solo aquellos que realmente son conscientes de la importancia que tiene considerar y controlar el comportamiento tribológico de cualquier sistema expuesto a fricción y/o desgaste, tanto mecánico como químico (corrosión), se diferenciarán tomando una posición ventajosa frente a los demás, tanto como fabricantes como usuarios. Nunca es tarde para considerar el diseño tribológico, de modo que no sólo puede aplicarse en la fase de creación de un nuevo producto, sino también como opción de optimización de productos existentes. Evitar el desgaste y reducir o aumentar la fricción es el objetivo del 99% de los casos. Para ellos (y para el otro 1% de los casos) se dan varios escenarios de trabajo: Materiales: La selección de materiales adecuados constituye la base de un buen diseño tribológico. Un par de materiales en contacto con adecuadas propiedades mecánicas pueden ser tribológicamente incompatibles por ejemplo, cuando se produce adhesión, acelerando con ello, diferentes tipos de fenómenos de desgaste. Tratamientos superficiales: En ocasiones, los materiales necesitan mejorar su comportamiento apoyándose en tratamientos superficiales como tratamientos térmicos, químicos, de aporte de material, etc. Las opciones son casi infinitas y dependiendo de la funcionalidad del sistema mecánico unas serán más o menos adecuadas. Lubricación: Se trata del recurso más común para intentar reducir la fricción entre dos superficies en contacto y con movimiento relativo entre sí. El campo de trabajo en la lubricación es amplísimo y va desde la selección del lubricante (aceite, grasa, lubricante sólido) más adecuado para una determinada aplicación, hasta el diseño de su sistema de lubricación. Diseño mecánico: Poco o nada puede hacer el mejor de los materiales o lubricantes si el diseño mecánico de un sistema móvil no es el adecuado. Aparentemente estamos hablando de cuestiones relativamente sencillas y cercanas a cualquiera de nosotros, pero la realidad es que la complejidad que reside detrás de la fricción y del desgaste es tal, que al día de hoy hay multitud de estudios que tratan de resolver problemas asociados a estos fenómenos. La problemática se complica cuando hay más de un fenómeno implicado y por ejemplo, hay que identificar la contribución del desgaste mecánico, desgaste químico (corrosión) y la sinergia que se produce entre desgaste-corrosión. En el contacto entre dos superficies con movimiento relativo entre sí intervienen gran cantidad de factores cuyo efecto final es en muchas ocasiones difícil de predecir con lo que la experimentación en este campo de la Ingeniería de Superficies se convierte en una fase vital en el proceso de diseño o de optimización de un producto. Ahorro en mantenimiento Menos desgaste – menos paradas y menor consumo de piezas La fricción entre dos piezas móviles es menor gracias la tecnología de lubricación, que con la común lubricación o engrase convencional. Esto conlleva a un menor desgaste y ahorro en lubricante, piezas, costes de montaje, amortización de máquinas, pérdida de producción en su mantenimiento y reparación. Intervalos de lubricación más largos – menos consumo de lubricantes El primer paso a tomar es observar con atención los datos históricos con que cuenta del componente o grupos de equipos. Los grupos de equipos deben ser básicamente los mismos y trabajar dentro del mismo contexto operacional. Dependiendo del tipo de maquinaria y tarea PM que esté evaluando, será necesario analizar ciertas tendencias y datos. Reducción en el consumo de energía – facturas más baratas Ahorros en energía del 2-6% Reducción del importe en las facturas de energía, menos contaminación y menos generación de calor. Una razón de gran peso para cambiar. Mayor previsibilidad – mejor planificación Las averías no son predecibles. Pero menos averías significan menos interrupciones y por lo tanto existen ahorros en costes de mantenimiento. Ahorro en refacciones – reducción de costos Ahorro en refacciones del 43% gracias a una adecuada lubricación que permite alargar la vida útil del equipo. Ahorro en la reducción de las pérdidas de producción por paro de equipo en un 23%. Impacto del desgaste prematuro de los elementos de máquina, en los costos de operación, el deterioro de los recursos naturales y la contaminación del medio ambiente Antes de tocar este tema tenemos que mencionar que entre los beneficios más importantes de la tribología hay que destacar un aumento considerable en la productividad de la industria, reducción de fallas mecánicas en los equipos, mayor confiabilidad en los procesos, incremento en la vida útil de los equipos, reducción de costos, cumplimiento de normas, así como control y reducción de emisiones contaminantes. Los análisis de los sistemas han demostrado que 75% de las fallas mecánicas se deben al desgaste de las superficies en rozamiento. Se deduce fácilmente que para aumentar la vida útil de un equipo se debe disminuir el desgaste al mínimo posible. Por lo tanto, la tribología es crucial para la maquinaria moderna que utiliza superficies rodantes y/o deslizantes. Entonces lo aconsejable para evitar el desgaste las partes de las maquinarias antes de lo previsto, es dedicar parte de los esfuerzos de mejora de la productividad en reducir el nivel de pérdidas dentro de los procesos productivos. Algunos de los beneficios alcanzados al involucrar los recursos (humanos y técnicos) de la empresa en un proceso tribológico son: Menor consumo de energía. Menor desgaste de las máquinas y equipos. Mayor vida útil de máquinas y equipos. Tiempos más largos para reposición de equipos. Disminución de las paradas improductivas y aumento de la disponibilidad del equipo. Disminución de costes por recambios y mano de obra para mantenimiento. Un medio ambiente más puro que genere mayor bienestar y una mejor calidad de vida trabajando en función de un desarrollo sostenible. Mayor calidad de los productos. Menos reprocesos ocasionados por errores en el proceso productivo. Mejoría en el nivel de la cultura técnica y organizacional. Mayor motivación y compromiso del personal. Estos beneficios se verán reflejados en el aumento de la productividad de la empresa, pero es claro que las decisiones no las pueden tomar los niveles bajos de la organización, por el contrario, deben hacer parte de las estrategias adoptadas por la alta dirección para mejorar su posicionamiento en la mente del consumidor de sus productos. Otro aspecto que se tiene que tomar en cuenta es la influencia que tiene la tribología en el medio ambiente, así como sus recursos naturales. Para empezar la lubricación de los mecanismos de una máquina se debe tener siempre presente la conservación del medio ambiente y la preservación de los recursos no renovables como el petróleo, por lo tanto, se debe racionalizar el consumo de lubricantes. Recordemos que los lubricantes derivados del petróleo se oxidan y dan lugar a la formación de peróxidos y ácido sulfúrico, lo que hace que estos lubricantes sean altamente tóxicos y no biodegradables, lo que provoca un envenenamiento paulatino de la tierra y el medio ambiente. Por otro lado el petróleo al ser un recurso no renovable las reservas mundiales de este vital elemento se reducen debido a la utilización de sus derivados (lubricantes) cada vez mayor y sin medida tanto de máquinas industriales como automotrices. La opción más satisfactoria en la actualidad es utilizar lubricantes de mayor calidad como los semisintenticos y sintéticos que aunque en su mayoría son derivados del petróleo permite prolongados períodos de utilización con lo cual disminuye el volumen de aceite desechado al ambiente, son menos tóxicos y más biodegradables. Establezcamos todos que ya no podemos seguir pensando ni actuando como se hacía antes, hay que empezar a pensar de forma proactiva, para la región y para el país. Tribología y medio ambiente Aspectos importantes para considerar en la elaboración de un plan para difundir el conocimiento de la Tribología en la empresa 1.- Conocer los tipos de elementos mecánicos que componen un sistema productivo. 2.- Lubricantes 3.- Rugosidad de materiales 4.- Tipos de movimiento o desplazamiento de los elementos 5.- Tipos de cargas a los que están sometidos 6.- Medio ambiento 7.- Tipos de análisis de aceites 8.- Normas nacionales e internacionales para manejo y confinamiento de sustancias contaminantes. Para que exista un buen desarrollo de la industria se requiere la aplicación de diferentes ciencias que ayudan a explicar y entender ciertos procesos, sin embargo, aunque siempre están presentes, no siempre nos percatamos de su importancia y sus aplicaciones, por ejemplo la tribología, que es la ciencia que estudia la interacción de las superficies en movimiento relativo y se centra en el estudio de fenómenos como la fricción entre dos cuerpos en movimiento, el desgaste como efecto natural del fenómeno y la lubricación como medio para evitar el desgaste. Esta ciencia tiene un papel muy importante en la industria de las maquinarías y los motores. Sus principales componentes son los rodamientos, los frenos, los embragues, los sellos, los anillos de pistones y los engranes. Además, se pueden ver sus aplicaciones en los motores eléctricos y de combustión, las turbinas, la extrusión, el rolado, la fundición, la forja, los procesos de corto, los elementos de almacenamiento magnético y las prótesis articulares. Los principales beneficios que tiene esta ciencia tienen que ver con el ahorro en materias primas, el aumento en la vida útil de las herramientas y la maquinaria, el ahorro de recursos naturales, el mejor aprovechamiento de la energía, la protección al medio ambiente y con todo ello un ahorro económico. Al igual que toda ciencia se centra en el estudio de fenómenos específicos como la fricción que es la fuerza de rozamiento entre dos superficies que están en contacto con una fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra, o bien a esa fuerza que se opone a que se inicie el movimiento. El desgaste es otro de los fenómenos estudiados por la tribología, el cual se define como una pérdida de material de la interface de dos cuerpos cuando a éstos se le ajusta a un movimiento relativo bajo la acción de una fuerza. Finalmente, también esta ciencia estudia la lubricación que se trata de separar dos superficies con deslizamiento relativo para producir el menor daño entre ellas, para lograrlo se coloca una película de lubricante de espesor suficiente entre las dos superficies para evitar el desgaste. En la industria se utilizan los lubricantes que se fabrican con aceites sintéticos para que funcionen en condiciones especiales de temperatura y velocidad. Como podemos ver la tribología es una ciencia que ha realizado grandes aportes para el funcionamiento de la industria en específico para entender la fricción, desgaste y lubricación de las máquinas y mantenerlas en mejores condiciones. Conclusiones La tribología es una ciencia que estudia principalmente la fricción (es un rodamiento que experimenta un cuerpo sólido al moverse sobre otro con el cual está en contacto), lubricación (es una capa que va por en medio de dos materiales sólidos, lo cual evita el desgaste y mayor rendimiento) y el desgaste (es el resultado que hay a falta de lubricación, este es uno de los principales causantes de fallas en las maquinas). Esta ciencia, también nos sirve de gran ayuda para evitar problemas en la industria en las máquinas y así prevenir accidentes. Las industrias hoy en día poseen las herramientas y conocimientos de las ayudarán a avanzar en su camino al éxito y al progreso obteniendo como recompensa las ganancias que estas mismas producen, pero de qué sirve tener estos conocimientos si no se aplican. La tribología es una de estas herramientas, la cual forma parte en el proceso de mantenimiento. Cada una de las máquinas y aparatos empleados desde un pequeño taller hasta una gran fábrica debe de estar en un mantenimiento constante para su mayor rendimiento, la tribología es una ciencia aplicable en este mantenimiento, ya que disminuye el número de fallas causadas por el desgaste de las partes que componen las máquinas. Referencias bibliográficas Castañeda, M. (2006). Metodología para integral la tecnología del aceite. https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/1158/1300_2006_CICATAQUERETARO_MAESTRIA_castaneda_montiel_victormanuel.pdf?sequence=1&is Allowed=y La importancia del análisis tribológico para ahorrar costes. (2020). IK4-TEKNIKER. https://www.tekniker.es/es/la-importancia-del-analisis-tribologico-para-ahorrarcostes LUBRICANTES: ¿Por qué usar el análisis de Tribología para su selección? – Visión Industrial. (2020). Visión Industrial. https://visionindustrial.com.mx/industria/operacion-industrial/lubricantes-por-queusar-el-analisis-de-tribologia-para-su-seleccion Santa Marín, J. F., & Toro Betancurt, A. (2015). Tribología: pasado, presente y futuro. Scielo. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S012377992015000200001 Tribología – fricción, desgaste y lubricación. (2020). Autoform. https://www.autoform.com/es/glosario/tribologia/
