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2.1.- DEFINICIÓN DE TRIBÓMETRO.

“Tribómetro es el nombra general que se le asigna a una máquina o prototipo 

utilizado para llevar a cabo pruebas y simulacion es de desgaste, fricción y 

lubricación los cuales son objetivos que persigue la tribología”

Un tribómetro puede medir la fricción sobre una superficie en base a una gran cantidad de métodos, uno de los cuales se realiza con una bola  deslizante sobre la superficie de referencia para obtener un valor relativo de  fricción (llamado bola sobre disco).

El método original para medir la fricción es un aparato que incluye una  masa constante que cuelga por medio de un cable que pasa por una polea y  está conectada a una masa en reposo.

Sabemos por los principios de la física que existen coeficientes que están relacionados con la fricción que puede sufrir un cuerpo, uno de ellos es  el coeficiente de fricción estático (p,s), el cual es una constante necesaria para  determinar la fuerza de fricción y resolver por análisis de fuerzas el sistema,  puede medirse a través de este aparato. La ecuación general para la fuerza de  fricción es Ff = p«N, donde N es la fuerza normal, la cual es igual a el peso o la  masa por la constante gravitatoria.

El coeficiente de fricción puede ser determinado por dos cosas en este aparato: la tensión de el cable con el que están conectadas las dos masas a través de la polea, mH es la masa colgante y mT la masa colgada en la  superficie de referencia. La fuerza de fricción estática es la que determina la fuerza necesaria para mover el objeto, no hay aceleración en la masa mT y significa que la tensión de la cuerda o de la masa mT es igual a la fuerza de  fricción y la fuerza de fricción es igual al peso del objeto colgante. Así, Ff  debe ser igual al peso W.

Como Ft= ^sN y como N=mg se tiene que ^smTg=Ff y como la fuerza de fricción es igual al peso del objeto colgante se obtiene que ^s=m Hg/m Tg.

Abreviando, este tipo de aparato únicamente permite medir el coeficiente de fricción estático al encontrar la masa colgante que inicia el

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN TRIBÓMETRO ROTATORIO. ICAPÍTULO II.- JUSTIFICACIÓN DEL TRIBÓMETRO ROTATORIO.

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movimiento de la masa sobre la superficie, la fuerza de fricción se iguala al peso colgante.

Este tribómetro sirve para realizar mediciones experimentales y solo se menciona porque ejemplifica el método más antiguo de medir fricción, pero en estos días la exigencia tecnológica descalifica por completo el uso de estos aparatos, pues simular las condiciones de cualquier máquina se complica y la  veracidad de los resultados queda en entredicho.

2.2. - IMPORTAN CIA DE LOS TRIBÓM ETROS.

El encontrar nuevos métodos que permitan reducir la fricción ha 

llevado a la creación de equipos los cuales simulen condiciones semejantes a las que se presentan en las máquinas. La gran y extensa necesidad de poder  medir la fricción y el desgaste en piezas que son sometidas a condiciones de operación donde se exige alto desempeño llevó a la construcción de los  tribómetros.

El principal problema que ha limitado el uso de estos equipos, sin  duda, es el elevado costo. Otro problema que se presenta es que el  investigador se restringe a las pruebas que puede realizar con él y al tipo de  muestras para las que se diseñó, por tanto es complicado conseguir un equipo  que se amolde a sus exigencias. El inconveniente de presentar elementos  manufacturados en otros países no permite garantizar que en caso de falla, 

existan refacciones o personal capacitado que pueda solucionarlo en un tiempo razonable.

La falta de in equipo que permita medir fricción y desgaste en cualquier tipo de metal, con la capacidad de aplicar cargas y velocidad de rotación variable, de costo accesible y con un tamaño reducido condujo a la  idea de diseñar y construir un equipo propio, además, al percatarse que un equipo de estos es indispensable para la investigación de nuevas aleaciones  tribológicas o en la optimización de otras.

El estudio de nuevas aleaciones tribológicas u optimizadas es posible  con un equipo que imite el contacto en una máquina y permita medir el coeficiente de fricción y desgaste, este equipo facilitará la evaluación de las  propiedades de estas aleaciones y la selección de la aplicación.

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El uso que puede darse a estos equipos no solo se limita al estudio de aleaciones tribológicas, porque también puede aplicarse en el diseño de sistemas tribológicos para maquinaria.

La maquinaria actual se basa en diseños tribológ icos que conducen a la reducción de las fuerzas de fricción, dentro de estos diseños se tiene una gran  variedad de componentes como: los rodamientos, cojinetes, anillos de pistón,  levas, engranes, etc. Si al experimentar con nuevos materiales, estos presentan un mejor desempeño con respecto a la fricción y al desgaste, dichos materiales sustituirán a los aplicados actualmente, el tribómetro es la  herramienta para evaluar e indicar si exis te tal material.

La ventaja de simular con los tribómetros las cond iciones de operación de los metales en contacto permite que estos equipos puedan emplearse para probar lubricantes y aditivos.

Un estudio más detallado de estos equipos se presenta en el contenido  de este capítulo.

2.3.- JUSTIFICACIONES.

De forma general se conoce, que tanto en el período de explotación de  las máquinas como durante el periodo fuera de servicio, ocurren procesos que predeterminan no sólo la disminución de la capacidad de trabajo de las 

máquinas, sino también la pérdida total de esta cualidad.Las causas más frecuentes de los fallos de las máquinas como  

resultado de la pérdida de la capacidad de trabajo de éstas son las siguientes:

• Rotura de las piezas debido a la fatiga superficial ydisminución de la resistencia.

• La variación de las dimensiones, forma geom étrica y laposición relativa de las piezas como resultado del desgaste de las capas superficiales producto de la acción de nuevas cargas.

• Rotura y deterioro de las piezas debido a la acción de la

corrosión y al envejec imiento de los materiales.

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• Disminución de la capacidad de trabajo de las piezas y uniones tribológicas como resultado de la unión recíproca de las cargas  externas.

• Fenóm enos de desgaste.

• Acción de los medios químicos activos.

De todas estas causas la que más influencia tiene en la intensidad  de fallos de las máquinas, es el desgaste de los elementos de fricción  (uniones tribológicas).

Se reconoce que entre el 80% a 90 % de las piezas que se sustituyen es debido al desgaste y que las pérdidas anuales causadas por el desgaste en  los Países desarrollados esta en el rango de 0.5 - 1 % del producto neto  nacional.

En Estados Unidos de Norteamérica 15000 millones/año

En Canadá 4000 millones/año

En Cuba 400 millones/año

La aplicación consecuente de los conocimientos que brinda la  Tribología, puede representar ahorro considerable en los gastos producto del  

desgaste.Las investigaciones tribológicas de las últimas década s indican que  

más del 50% de los ensayos de desgaste se realizan a nivel de laboratorio  y solo un 17% en los pares de fricción reales.

Esto es explicable por la complejidad y alto costo de las propias  unidades de ensayos (piezas reales), lo dificultoso de la observación sobre los índices objetivos del proceso de fricción y desgaste y también la complejidad  del análisis de los resultados obtenidos como consecuencia de que por sí solos los procesos de fricción y desgaste son un sistema de muchos factores que definen la capacidad de resistencia al desgaste de los elementos de máquinas, siendo este un esquema muy complejo.

La incidencia de cada tipo de desgaste en la industria según estudios realizados por Eyre es la siguiente:

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