Triboloxía

A triboloxía (do grego τρίβω 'tribo' que significa 'fregar, esfregar, friccionar', e λόγος 'logos' que significa 'estudo') foi definida en 1966 como "a ciencia e a tecnoloxía da interacción de superficies en movemento relativo e temas relacionados e prácticas" (en lingua inglesa: "the science and technology of interacting surfaces in relative motion and of related subjects and practices").

A triboloxía une os campos da mecánica, a física, a química, a ciencia dos materiais e o coñecemento en lubrificación, fricción e desgaste para predicir o comportamento dos sistemas físicos. Cando a triboloxía considera organismos vivos chámase biotriboloxía e incorpora principios da medicina e das ciencias biolóxicas.

Historia

Experimentos tribolóxicos suxeridos por Leonardo da Vinci

Precedentes

A pesar da denominación relativamente recente do campo da triboloxía, os estudos cuantitativos da fricción pódense rastrexar xa en 1493, cando Leonardo da Vinci observou por primeira vez as dúas 'leis' fundamentais da fricción. Segundo Leonardo, a resistencia á fricción era a mesma para dous obxectos diferentes do mesmo peso pero que facían contacto en anchos e lonxitudes diferentes. Tamén observou que a forza necesaria para superar a fricción se duplica cando se duplica o peso. Non obstante, os descubrimentos de Leonardo permaneceron inéditos nos seus cadernos.

As dúas 'leis' fundamentais da fricción foron publicadas por primeira vez (en 1699) por Guillaume Amontons, con cuxo nome agora adoitan asociarse. Afirman que:

• A forza de rozamento que actúa entre dúas superficies de deslizamento é proporcional á carga que preme as superficies xuntas.
• a forza de rozamento é independente da área aparente de contacto entre as dúas superficies.

Aínda que non son de aplicación universal, estas simples declaracións valen para unha variedade sorprendentemente ampla de sistemas. Estas leis foron desenvolvidas por Charles-Augustin de Coulomb (en 1785), quen observou que a forza de rozamento estática pode depender do tempo de contacto e que o rozamento (cinético) de deslizamento pode depender da velocidade de deslizamento, da forza normal e da área de contacto.

En 1798, Charles Hatchett e Henry Cavendish levaron a cabo a primeira proba fiable sobre o desgaste por fricción. Nun estudo encargado polo Consello Privado do Reino Unido, utilizaron unha simple máquina de vaivén para avaliar a taxa de desgaste das moedas de ouro. Descubriron que as moedas con grao entre elas desgastábanse a un ritmo máis rápido en comparación coas moedas autoacopladas.

Consolidación da ciencia no século XIX

O descubrimento e a formulación dos mecanismos da triboloxía atribúeselles a tres científicos: un ruso, Nicolai Petrov (1836-1920) e dous británicos: Beauchamp Tower (1845-1904) e Osborne Reynolds (1842-1912). Decatáronse de que o mecanismo do proceso de lubricación non se debía á interacción mecánica das superficies sólidas, senón á película fluída que as separaba. Este é o aspecto fundamental da lubrificación hidrodinámica, e os seus fundamentos teóricos e experimentais quedaron firmemente establecidos no curto período de tres anos entre 1883 e 1886. Porén, a cristalización do concepto de lubrificación hidrodámica comezou con Nicolai Petrov, que traballou na área da fricción. Postulou dous puntos importantes: primeiro, que a propiedade importante do fluído con respecto á fricción non era a densidade, senón a viscosidade e, segundo, que a natureza da fricción nun rodamento hidrodinámico non é o resultado da interacción entre dúas superficies sólidas, senón do rozamento viscoso do fluído entre as superficies. Noutras palabras, propuxo a natureza da fricción nos rodamentos hidrodinámicos. Nun artigo de 1883, Petrov propuxo unha relación funcional entre a forza de rozamento e os parámetros do rodamento que aínda é válida na actualidade. Non obstante, Petrov non continuou co seu importante descubrimento. A relación entre a forza de fricción e a capacidade de carga foi descuberta pola Beauchamp Tower, enxeñeiro, inventor e asistente de investigación de famosos científicos da época, como Fraud e Lord Raleigh. Tower organizou un comité de investigación sobre a fricción de alta velocidade en rodamentos ferroviarios. Esta famosa serie de experimentos levou ao descubrimento da presenza de presión hidrodinámica en películas fluídas dos rodamentos en 1883 e 1884.

Século XX. Informes

En 1953, John Frederick Archard desenvolveu a ecuación de Archard que describe o desgaste por deslizamento e está baseada na teoría da asperidade (ciencia dos materiais).

Na década de 1960 aumentaron as publicacións sobre avarías de plantas e máquinas causadas por causas relacionadas co desgaste, facendo que o proceso sexa máis custoso. A situación requiría melloras na educación e unha investigación máis e mellor coordinada a escala nacional (inglés). Así, constituíuse un grupo de traballo para investigar como andaba a educación en lubricación e investigación a nivel nacional (inglés) e opinar sobre as necesidades do sector.

O 9 de marzo de 1966, o goberno británico publicou un informe que consolidaba a análise realizada. O informe atopou unha correlación directa entre a educación en triboloxía e o progreso e desenvolvemento da industria. Este informe é lembrado como Informe Jost.

Lubricación hidrodinámica

A lubricación hidrodinámica considérase unha das áreas máis importantes da triboloxía. Este tipo de lubricación prodúcese cando dúas superficies en movemento relativo están separadas por unha película de fluído lubricante. A súa conceptualización e caracterización atribúeselles a tres investigadores: Nicolai Petrov (1836-1920), Beauchamp Tower (1845-1904) e Osborne Reynolds (1842-1912). Decatáronse de que o mecanismo que existe neste tipo de lubricación non se debía á interacción mecánica de superficies sólidas, como se cría naquel momento, senón á película fluída que as separaba -este é o aspecto fundamental da lubricación hidrodinámica-. As bases teóricas e experimentais asentáronse firmemente nun curto período de tempo, entre 1883-1886. Porén, foi o físico británico Osborn Reynolds (1842 - 1912) quen traduciu os resultados experimentais á linguaxe matemática, desenvolvendo unha ecuación de derivada parcial (tamén chamada ecuación de Reynolds na súa honra) que foi a base para a gran maioría dos desenvolvementos en este ámbito, xerando un gran número de estudos até hoxe.

Véxase tamén

Outros artigos

• Abrasión
• Cavitación
• Contacto mecánico
• Desgaste (triboloxía)
• Fricción
• Lubrificante
• Rozamento
• Coeficiente de rozamento
• Desgaste por erosión

---

Este artigo sobre física é, polo de agora, só un bosquexo. Traballa nel para axudar a contribuír a que a Galipedia mellore e medre.  Existen igualmente outros artigos relacionados con este tema nos que tamén podes contribuír.

---