Detrás de este nombre, a priori tan rocambolesco, se encuentra la ciencia que se dedica al estudio de la fricción, desgate y lubricación entre superficies sólidas que están en contacto y en movimiento relativo entre sí.
La tribología es una ciencia muy importante dentro del mundo de la ingeniería, ya que un buen diseño sobre el desgate de las piezas sometidas a fricción, permitirá alargar la vida útil de las mismas y, en el caso de elementos de transmisión de potencia, reducir significativamente las pérdidas de potencia en la cadena cinemática. Fricción y desgaste van a estar relacionados a través de la lubricación. Típicamente, la lubricación la asociamos con grasas o aceites lubricantes caracterizados con una determinado grado de viscosidad y calidad. Los aceites lubricantes pueden ser caracterizados del siguiente modo:
- Clasificación S.A.E. (Society of Automotive Engineers) basada en la viscosidad del aceite a dos temperaturas. Por ejemplo, el típico aceite 10W40 indica que el aceite se comportará en frio de acuerdo a un grado de viscosidad SAE10 y con un grado SAE40 en caliente. Esta codificación nos da el rango de viscosidad de un aceite para las condiciones de uso del mismo.
- Clasificación API (American Petroleum Institute) basado en definir el nivel de calidad del aceite. Los rangos de servicio API, definen una calidad mínima que debe de tener el aceite. Estos rangos están compuestos por dos letras. La primera letra indica si el motor es Diesel (sería la letra C de ‘Compression’ en inglés) o Gasolina (letra S de ‘Spark’ en inglés). La segunda letra indica la FECHA o período desde que se definió esta calidad hasta que apareció un aceite de calidad superior. Por ejemplo un aceite SJ, indicaría que es un aceite para motores de gasolina y período comprendido entre 1997-2000 en el cual este aceite fue definido como el de mayor calidad en aquel momento.
En cuanto a los aceites lubricantes, hay muchos, pero típicamente todos ellos puede ser clasificados en minerales o sintéticos.
Todo lo mencionando hasta ahora ha sido teoría. Veamos ahora la tribología desde un punto de vista más práctico.
La figura 1 muestra dos sólidos desplazándose uno respecto al otro y las superficies de ambos sólidos están en contacto. La resistencia al movimiento entre ambos sólidos es la fricción y la fricción es la responsable del desgate de ambas superficies. A mayor fricción mayor desgate.
En la figura 2, el sólido de la parte inferior dispone de una capa de lubricante (en color amarillo) que forma una fina película entre las superficies de ambos sólidos
De esta forma, la fricción disminuye de forma drástica al igual que lo hace el desgaste. El efecto es como si intentásemos que las superficies de ambos sólidos no llegasen a tocarse nunca y estuviesen siempre separadas por esta fina capa de lubricante. En la práctica, esto no es posible ya que, para una lubricación efectiva, necesitamos que las superficies sean rugosas al microscopio ya que, de lo contrario, no se podrá formar y fijar la capa de lubricante. Las superficies llegarán a friccionar, aunque eso sí, la fricción y el desgate es muchísimo menor que en el caso de no tener dicha capa. Si las superficies en contacto no tuviesen rugosidad (superficies cristalinas o que han sido pulidas en exceso) podría incluso no llegar a haber capa de lubricación, ya que al presionar ambas superficies una contra otra, el lubricante sería evacuado por los laterales de la superficie. El efecto sería similar a rociar con agua la superficie de dos cristales, los colocamos a continuación uno encima del otro y los presionamos … los cristales acabarán pegados por haber hecho el vacío entre ambas superficies y costará desplazarlos entre sí.
Otra aspecto a considerar, dependiendo del mecanismo o aplicación a diseñar, es si nos interesa minimizar la fricción y, por tanto, el desgaste mediante la utilización de un buen lubricante, o todo lo contrario, es decir, que persigamos maximizar el desgaste, como ocurre en un proceso de lijado o pulido de superficies.
Para finalizar, hemos mencionado en este post el concepto de rugosidad de las superficies. Vean una imagen tomada por un microscopio y vean como lo que a simple vista parece una superficie lisa no lo es tanto al ampliar la imagen de la superficie a través de un microscopio. En las oquedades que se divisan en la imagen es donde el lubricante quedaría alojado.
