¿Qué es un Medidor de Fricción?
Un medidor de fricción es un dispositivo para medir diversas fuerzas de fricción. La fricción es un tipo de fuerza de resistencia que se produce cuando dos objetos están en contacto y puede clasificarse en fuerzas de fricción estáticas y dinámicas. La fuerza de fricción estática es la fuerza de fricción ejercida sobre un objeto inmóvil, mientras que la fuerza de fricción dinámica es la fuerza de fricción ejercida sobre un objeto en movimiento.
Por lo tanto, midiendo el coeficiente de fricción estática, se puede evaluar la resistencia del objeto al movimiento y al deslizamiento cuando está inmóvil. El coeficiente de fricción dinámica, por otro lado, representa la fuerza de fricción entre objetos en movimiento, por lo que puede utilizarse para evaluar lo resbaladizo o desgastado que está un objeto cuando está en movimiento.
Usos de los Medidores de Fricción
Los medidores de fricción se utilizan para inspeccionar y evaluar el rendimiento de diversos materiales y productos. Por ejemplo, se utilizan para evaluar el caucho y los plásticos.
Las resinas como el caucho y el plástico son materiales que se utilizan a menudo para amortiguar golpes y para dispositivos de seguridad. Por lo tanto, los medidores de fricción se utilizan para medir las fuerzas de fricción con el fin de comprobar la vida útil y la seguridad de los materiales.
Los medidores de fricción también se utilizan para evaluar superficies pintadas. Cuando se pintan carrocerías de coches, por ejemplo, deben ser lo suficientemente duraderas como para soportar un cierto grado de fricción. Además, cuando se recubre una superficie, debe ser resistente al rayado y al desconchado. La evaluación de estas prestaciones es otro uso importante de los medidores de fricción.
Otro uso de los medidores de fricción es la evaluación de los revestimientos de los materiales de construcción. Se utilizan para medir lo resbaladizo de los suelos de madera en gimnasios y viviendas, y la resistencia al rayado de pinturas y otros revestimientos. También se utilizan en el campo médico para medir la fricción de articulaciones artificiales y agujas de inyección.
Principio de los Medidores de Fricción
Como ya se ha mencionado, las fuerzas de fricción incluyen la “fuerza de fricción estática” y la “fuerza de fricción dinámica”, y existen dos tipos de medidores de fricción: los que miden el “coeficiente de fricción estático” y los que miden el “coeficiente de fricción dinámico”. Se explican en el siguiente orden.
1. Tipo de Medición del Coeficiente de Fricción Estático
Este tipo de medidores de fricción se utiliza para determinar el coeficiente de fricción estática. Suelen utilizarse para medir el coeficiente de fricción estática del papel y las películas de plástico.
Existen dos métodos de medición: el método de inclinación y el método horizontal. En el método de inclinación, se colocan pesos sobre la muestra y se inclinan. El coeficiente de fricción estática puede calcularse a partir del ángulo de inclinación en el que el peso comienza a deslizarse por el plano inclinado.
El coeficiente de rozamiento estático justo antes de que el peso comience a deslizarse hacia abajo se denomina coeficiente máximo de rozamiento estático y es un indicador del carácter resbaladizo o no del objeto.
En el método horizontal, se coloca un peso encima de la muestra, se aplica una carga para tirar de ella en la dirección de la superficie y se detecta la resistencia a la fricción cuando empieza a moverse para medir el coeficiente de fricción estática (coeficiente máximo de fricción estática).
A continuación, el método también puede utilizarse para medir el coeficiente de fricción dinámica en estado de movimiento. El método horizontal se utiliza para evaluar películas de papel y plástico, así como cuero.
2. Tipo de Medición del Coeficiente de Rozamiento Dinámico
Aunque el método horizontal de medición de la fricción descrito anteriormente también puede utilizarse para medir el coeficiente de fricción cinética, existen muchos otros tipos de medidores de fricción especializados en la medición del coeficiente de fricción cinética.
Los medidores de fricción que miden el coeficiente de fricción dinámica básicamente miden el coeficiente de fricción dinámica deslizando un material de acoplamiento especificado sobre una muestra. Existen dos tipos principales de medidores de fricción utilizados para medir el coeficiente de fricción dinámica: rotativos y alternativos.
Para medir el coeficiente de rozamiento dinámico causado por los movimientos de deslizamiento descritos anteriormente, se pueden utilizar los métodos siguientes.
- Medición directa y cálculo de la fuerza de rozamiento mediante una galga extensométrica, una célula de carga o un torquímetro rotativo.
- Medir la potencia de carga del motor de accionamiento y convertirla para calcular el coeficiente.
- Métodos de cálculo a partir del comportamiento de amortiguación de las vibraciones debido a la fricción
Tipos de Medidores de Fricción para medir el Coeficiente de Fricción Dinámica
Existen dos tipos principales de medidores de fricción especializados en la medición del coeficiente de fricción dinámica: rotacionales y alternativos. Ambos tipos están disponibles en versiones de contacto puntual, contacto lineal y contacto superficial.
1. Tipo de Contacto Puntual
Los dos tipos de contacto puntual son bola sobre placa y bola sobre disco. En estos métodos de ensayo, la “bola” es un material de acoplamiento esférico prescrito. Por otro lado, un “disco” es una muestra en forma de disco y una “placa” es una placa hecha de la muestra. Por lo tanto, cuando la muestra es un disco, el coeficiente de fricción se mide haciéndola girar, mientras que cuando es una placa, el coeficiente de fricción se mide por deslizamiento alternativo.
La ventaja de este método es que es fácil acertar debido al contacto puntual. Sin embargo, tiene el inconveniente de que si las bolas o los pernos utilizados se afeitan debido al desgaste, la superficie de contacto cambia y la fuerza de fricción no puede medirse correctamente.
2. Tipo de Contacto Lineal
Existen dos tipos de contacto lineal: el método de bloque sobre anillo y el método de bloque de pasador. En el método de bloque sobre anillo, el coeficiente de fricción se mide presionando una muestra en forma de bloque contra el lateral de un material de contacto cilíndrico.
El método del bloque de pasadores para medir el coeficiente de fricción consiste en colocar una muestra en forma de pasador entre un par de materiales de acoplamiento en forma de bloque y girar el pasador dentro del par. En otras palabras, tanto el método de bloque sobre anillo como el método de bloque de pasador son de tipo rotatorio.
El método del bloque de espigas se utiliza a menudo para medir la fuerza de fricción de materiales lubricantes como el aceite.
3. Tipo de Contacto Superficial
Existen tres tipos de contacto superficial: bloque sobre placa, pasador sobre disco y cilindro de empuje. Obsérvese que el “pasador” en este método es un material de acoplamiento cilíndrico.
En el método del cilindro de empuje, el coeficiente de fricción se mide presionando la cara extrema de un material de acoplamiento cilíndrico contra una muestra en una placa plana.
El método de bloque sobre placa es de tipo alternativo, mientras que los métodos de pasador sobre disco y cilindro de empuje son rotativos. La ventaja del tipo de contacto superficial es que el contacto se realiza sobre una superficie y el área implicada en la fricción es mayor y más duradera.