O que é tribologia na engenharia mecânica? Qual a sua importância na lubrificação?

Tribologia é a ciência que estuda os fenômenos de desgaste entre dois corpos. Analisa o atrito e lubrificação dos elementos, e como as superfícies se comportam em movimento relativo.

Portanto, é a ciência e tecnologia da interação de superfícies e práticas relacionadas.

A origem da palavra vem do grego, ‘tribos’ significa esfregar e ‘logia’ significa “estudo de”. 

O estudo tribológico une os campos da engenharia mecânica, física, química e engenharia de materiais. Também, os conhecimentos em lubrificação, atrito e desgaste.

Tudo isso, visando antecipar falhas e aumentar a vida útil dos componentes nos sistemas mecânicos.

Por isso, neste artigo você verá os principais conceitos desta ciência. Como resultado, entenderá como ela é importante no processo de lubrificação.

Siga em frente e veja como a tribologia pode te ajudar na conservação do seu equipamento ou componente!

Para que serve a tribologia?

Estudar o comportamento do desgaste, fricção e lubrificação dos componentes em sistemas mecânicos permite:

• Fundamentar projetos de elementos de máquinas que trabalhem sob atrito e deslizamento. Por exemplo: rolamentos, mancais, eixos, etc.
• Orientar a elaboração da estratégia de lubrificação industrial (tipos de lubrificantes, intervalo de lubrificação, ensaios, etc.).

 

Qual a importância da tribologia na engenharia mecânica?

Em um equipamento mecânico, vários pequenos componentes atuam juntos para cumprir uma função. O contato entre essas partes determina a qualidade do funcionamento do sistema como um todo.

Como a tribologia estuda estas relações, ela é importante para a engenharia mecânica. Principalmente aumentar a eficiência das máquinas.

O atrito dissipa a energia utilizada pelas máquinas. Dessa forma, estima-se que 23% da energia consumida mundialmente se origina em sistemas tribológicos. Ou seja, do contato entre as superfícies.

Aplicações da tribologia na engenharia mecânica

• Minimizar a resistência ao deslizamento ou rolamento que trabalhem com movimento relativo, como rolamentos e engrenagens;
• Maximizar a resistência ao deslizamento de sistemas que funcionem à base de atrito. Como, por exemplo, freios e embreagens;
• Facilitar processos de fabricação como laminação, torneamento e estampagem;
• Permitir o transporte de materiais através de sistemas que usem deslizamento ou rolagem;
• Determinar os tipos de lubrificantes usados em equipamentos industriais.

O que é um sistema tribológico e do que ele é constituído?

Um sistema tribológico é composto de 4 elementos principais:

1) e 2) dois elementos de contato;

3) meio de interface, e

4) meio ambiente.

Um exemplo desses quatro elementos num sistema tribológico é:

1. Coroa de engrenagem;
2. Pinhão de engrenagem;
3. Óleo lubrificante;
4. Ambiente com presença de poeira e baixa umidade.

 

Alguns exemplos de sistemas tribológicos são:

• Rolamentos:
• Guias:
• Juntas;
• Engrenagens;
• Selos;
• Embreagens;

Como a análise do sistema tribológico beneficia meus equipamentos?

Como qualquer sistema de engenharia, um sistema tribológico também recebe entradas e produz saídas. A imagem abaixo mostra estas entradas e saídas de forma esquemática:

Note que há dois tipos de saída: as funcionais e as de perda.

O objetivo da análise de um sistema tribológico é projetar ou modificar um sistema para maximizar as saídas funcionais e minimizar as saídas de perda.

Por exemplo, utiliza-se um lubrificante para altas temperaturas quando este trabalha com calor excessivo. Como resultado, o calor (saída de perda) é reduzido, e o trabalho realizado (saída funcional) é ampliado.

A aplicação da análise de sistemas tribológicos amplia a vida útil dos componentes, aumenta sua eficiência e reduz os custos de manutenção.

Quais são os fatores tribológicos que afetam o desgaste?

Os fatores tribológicos estão divididos em 3 categorias, ligados às partes dos sistemas tribológicos. Eles são os fatores:

• Estruturais: referentes aos dois elementos de contato. São divididos em:
  • Propriedades dos materiais: durezas, tipos de deformação, composição, capacidade de aderência, energia livre de superfície, etc.;
  • Propriedades geométricas: topografia, rugosidade superficial, forma das peças e tipo de contato, dimensões e tolerâncias, etc.;
• Interfaciais: podem ser de dois tipos:
  • Fluidos em interfaces: tipo de lubrificante, graxa ou óleo, composição, viscosidade, umidade, presença de água, etc.;
  • Sólidos em interfaces: tipo de partícula abrasiva, tipo de lubrificante (em caso de lubrificante sólido), estrutura, dispersão, etc.;
• Ambientais: umidade, temperatura, presença de gases, produtos químicos, materiais em suspensão, etc.

O que é ensaio de tribologia?

O ensaio de tribologia permite a descrição do comportamento de um sistema tribológico sob condições controladas. Ele permite a comparação do desempenho de materiais e lubrificantes sob atrito e desgaste.

O ensaio tribológico simula uma forma particular de desgaste que é encontrada em campo.

Os parâmetros que são simulados em um ensaio de tribologia são:

• Carga ou pressão aplicada;
• Velocidade;
• Temperatura;
• Tipo de contato (pontual ou em linha);
• Tipo de movimento (rolante vs. deslizante; recíproco vs. unidirecional);
• Lubrificação mecânica;
• Propriedades ambientais.

Os dados obtidos através da simulação de todos esses cenários permitem a escolha do lubrificante mais adequado para o equipamento.

Os ensaios de tribologia são testes essenciais para qualquer estratégia de manutenção.

Como funciona um tribômetro?

O tribômetro permite que você coloque duas superfícies em contato sob condições altamente controladas. Estes equipamentos medem a carga aplicada vs. profundidade ou coeficiente de atrito vs. distância.

Os tribômetros mais completos são modulares. Em outras palavras, significa que eles vêm com instrumentos de testagem diferentes que podem ser trocados para realizar diversos tipos de teste.

Alguns desses módulos são mostrados abaixo com o tipo de desgaste analisado:

• Pino e disco: desgaste rotacional e recíproco (em arco);
• Pino linear: desgaste linear recíproco;
• Bloco e anel: desgaste por deslizamento;
• Dois anéis: desgaste por deslizamento — usado para testar arruelas;
• 4 esferas: teste de lubrificantes; três esferas giram em torno de um centro e a quarta é pressionada entre elas;
• Agulha: teste de risco em recobrimentos.

PINO E DISCO	PINO LINEAR	BLOCO E ANEL
DOIS ANÉIS	4 ESFERAS	AGULHA

 

Ambientes simulados em um tribômetro

Os tribômetros também permitem que o ambiente de teste seja controlado para simular condições reais. Assim, durante o teste o técnico pode:

• Mudar para altas ou baixas temperaturas;
• Submergir em líquidos;
• Submeter a ambiente de corrosão;
• Usar gases numa atmosfera controlada;
• Variar a umidade.

A manutenção deve simular ambientes diversos, pois isso permite que os materiais sejam estudados em situações próximas da realidade da indústria.

Em muitos casos, por exemplo, um lubrificante usado em um ambiente não pode ser usado em outro em que há contato com água.

Por isso há necessidade de simular os efeitos do desgaste e da lubrificação em ambos.

Sua solução para lubrificação de equipamentos está na Abecom!

Como foi dito, a tribologia estuda o desgaste comum que ocorre entre peças que estão em contato constante em equipamentos industriais. Os ensaios tribológicos também testam os lubrificantes para determinar em quais condições eles devem ser usados.

Mas, e se você não puder fazer um teste desse em sua empresa? Se você não realiza uma gestão eficiente da lubrificação dos seus equipamentos?

A solução então, é contar uma empresa especializada em Gestão de Lubrificação em equipamento rotativos.

A Abecom é mais que uma distribuidora de rolamentos. É uma empresa de soluções industriais para manutenção e gestão de ativos.

Dispõe de especialistas treinados pelos principais fabricantes de lubrificantes e ferramentas para lubrificação. Ela também oferece um serviço completo de manutenção preditiva, em que a lubrificação mecânica é um dos pilares.

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