Artículos anteriores: Una obsesión del hombre: medir. Pero ¿cómo medir?¿Qué son las tolerancias?

Ya hablamos que las tolerancias nos sirven para controlar las medidas, y establecer unos márgenes en los cuales se puede aceptar una medición realizada como correcta. Pero necesitamos alguna cosilla más como conocer la apreciación de los instrumentos de medición, también denominada sensibilidad.

Vamos a visitar a nuestro amigo Andrés, que fabrica las piezas para los Cubirruvi. Finalmente tenía ciertas restricciones a la hora de fabricar: inyectar piezas entre 9,8mm y 10,2mm. Como os he dicho que la precisión es una cualidad de los útiles de medición, vamos a ver con qué está midiendo Andrés…

¡No hombre no! Con la regla que utilizabas para ir a clase de dibujo no puedes medir esto… Una regla es un instrumento de medición, cuya apreciación es de 1mm, como mucho de 0,5mm (separación entre las rayas que vemos grabadas en ella). Además no es un instrumento que asegure que la medición sea precisa como en otros instrumentos que veremos más adelante. Igualmente, la regla de Andrés nos permite medir con una apreciación milimétrica (de 1mm en 1mm):

1 – 2 – 3 – 4 – 5…………18 – 19 – 20 – 21……….64 – 65 – 66 – 67

Si Andrés quiere saber qué medidas tienen realmente las piezas que está fabricando, necesitará como mínimo una apreciación decimal,  0,1 mm (un mm partido 10 veces), porque las medidas permitidas, van desde 9,8mm, hasta 10,2mm, o sea, se mueven de décima en décima. Si medimos y sale 9,8mm es correcta, pero 9,7mm no, y por arriba 10,2mm será correcta, y 10,3mm ya no.

Si un instrumento tiene una apreciación como la indicada 0,1mm, significará que podremos apreciar según ese intervalo, así podremos medir piezas desde (en mm):

0,1 – 0,2 – 0,3 – 0,4 – 0,5……..1,0 – 1,1 – 1,2 – 1,3………23,5 – 23,6 – 23,7 – 23,8 (aquí tenéis una simulación que explicaré en el siguiente artículo)

Con un instrumento que tenga una apreciación de 0,05mm:

0,05 – 0,1 – 0,15 – 0,2 – 0,25 – 0,3……..1,05 – 1,1 – 1,15 – 1,2………23,55 – 23,6 – 23,65 – 23,7 (como este)

Con un instrumento que tenga una apreciación de 0,02mm:

0,02 – 0,04 – 0,06 – 0,08 – 0,10 – 0,12……..1,08 – 1,10 – 1,12 – 1,14………23,54 – 23,56 – 23,58 – 23,60 (como este)

Así que está claro, que con la regla no detectará si la pieza hace 10,3mm ó 9,6mm, que estarían mal. Y como somos unos chivatos, hemos avisado a Fede, que rápidamente mediante el Departamento de Calidad, le ha hecho comprarse un instrumento con mayor apreciación (y con su certificado correspondiente para que los laboratorios también se llenen los bolsillos).

Así, definimos la apreciación de un instrumento de medida, como la capacidad para medir entre los intervalos indicados. Un instrumento será de mayor apreciación, cuanto más pequeño sea ese intervalo.

Una balanza de mercado (fijaros la próxima vez), suele medir en kilogramos[kg], con intervalos de 0,005kg, o sea, cada 5 gramos[g], así para pesar: 5g / 100g / 2kg, aparecería en el visor: 0,005kg / 0,100kg / 2,000kg.

balanza-kg

En cambio, una balanza de laboratorio, suele medir en gramos, con intervalos de 0,0005g, o sea, hasta 0,5miligramos[mg], así para pesar: 0,5mg /5mg /0,5g / 5g, aparecería en el visor: 0,0005g / 0,0050g / 0,5000g / 5,0000g.

balanza-g1

En resumen, las tolerancias afectan a los valores de las medidas, y la apreciación afecta a los instrumentos que utilizamos para medir. En el ejemplo que vimos del GPS, dijimos que la medida del aparato tendría una apreciación de 10metros, pero si lo definimos desde el punto de vista de apreciación del aparato, su apreciación será de 10m respecto al punto que nos indique en el visor en cada momento.

Y la pregunta del millón ¿cuando necesito tener más apreciación o menos? Pues igual que en el campo de las tolerancias, ser restrictivo es caro, y a veces innecesario. Cuanto más aprecie un aparato, mayor será su coste y mantenimiento, pero todo dependerá de la necesidad, observar el ejemplo del mercado y el laboratorio, es bastante significativo…

Como podéis imaginar, para medir existen instrumentos de medición con bastante apreciación, y mucho más fiables que una regla, o un flexómetro, así que iremos hablando de ellos en próximos artículos: El proyector de perfiles, las galgas, el pie de rey o calibre, el micrómetro…pero también balanzas, calibres y algunos instrumentos comunes más.

Corrección 2012: Después de muchos años colgado, corrijo el título y términos del artículo, pues como bien apuntan en un comentario, cometí el error de hablar de precisión, cuando estaba explicando la apreciación de un instrumento de medición.

Artículos anteriores: Una obsesión del hombre: medir. Pero ¿cómo medir?

En el anterior artículo pasé por alto un tema realmente muy importante a la hora de medir, y es que en el mundo real, usamos el medir como un control, pero es un control que necesita control (como algunos policias). En otras palabras, si algo tiene que medir 1 metro, podremos encontrar que mida 0,9 ó 1,0001metros[m], y eso hay que arreglarlo.

medidaFederico Juan Andrés Sobedal de los Pazos Ortega Frondón, es diseñador de cubos de Rubik falsos para el mercado internacional de mayores de 75 años con lumbago, el “Cubirruvi”. Constructivamente, un Cubirruvi es un conjunto de piezas de plástico, que al estar montadas deben permitir movimiento entre sí, sino sería como un dado de porcelana. Nos centramos en los cubos que lo componen: Fede, acorto, al diseñar estos cubos, establece en el plano una medida de 10 milímetros [mm] para la distancia entre las caras de los cubos, acota “10mm” sin más información.

Andrés José Vélez Guadalmedina y Sotomejudo, fabrica estos dados en un taller (ilegal, requisito para fabricar Cubirruvis) y obtiene piezas que miden 11mm ¿qué pasará? Pues que los Cubirruvi no van a poderse montar ¿por qué? Fácil, el soporte que coge los cubos, está preparado para recibir 3 piezas que miden 10mm cada una, y van a intentar meter 3 de 11mm…

Andrés, que es mudo, pero no tonto, señala el plano donde pone 10mm, da una palmadita en la espalda del jefe de Fede, y le entrega el albarán de cobro…

Fede, tras el tirón de orejas de su jefe, sabe que existen dos caminos para restringir las medidas con los que se puede fabricar las piezas, bueno existe uno más con sangre y látigos, pero este no es el blog indicado:

  1. Especificar en la información del plano, que las medidas deben ajustarse a alguna normativa aplicable: UNE, ISO, JIS, DIN… (no deja de ser cachondo, que hasta para fabricar imitaciones, haya que pasar por algunas normas)
  1. Especificar una tolerancia directamente sobre la medida.

medidatoleranciaAmbas soluciones actúan de la misma manera, se trata de limitar cuanto puede medir por arriba y por abajo la dimensión que aparece en el plano, a eso se le llama tolerancia, en este caso de fabricación, y que no tiene nada que ver con el problema que tienen (otros), con el uso prolongado de estupefacientes. Fede ha decidido acotar ahora, 10±0,2mm. Eso significa que Andrés sólo podrá fabricar piezas que hagan como mínimo 9,8mm y como máximo 10,2mm, asunto arreglado.

Andrés entregará 10.000 piezas fabricadas supuestamente bajo esas tolerancias, pero un día llegará a su despacho ilegal del taller ilegal, donde verá una caja, con una solicitud de abono de 2.000 piezas que han sido rechazadas por “Departamento de Calidad” (es importante la mayúscula), que ahora sí tiene un criterio con el que decir cuando una pieza está bien o mal fabricada, para eso sirven las tolerancias (para que Calidad toque los cojones).

Vimos el primer concepto ¡ah claro el concepto! “las medidas”, pero hemos descubierto que para que todos nos llevemos bien, tiene que haber tolerancias, que resumimos en que es la desviación permitida (tolerada) entre un valor indicado, y el real. Pero aún nos falta una cosa más, que veremos en el siguiente artículo, la precisión.

Tolerancias hay de muchos tipos, y se pueden usar en muchos campos diferentes, ahora hemos hablado de tolerancias de fabricación, las permitidas al fabricar, ya que son muy comunes, y un buen ejemplo.

Me gustaría aquí hacer una reivindicación, y aprovechar para aclarar una cosa. El tema de las tolerancias geométricas, es un tema muy amplio y interesante, y al que por desgracia no se le da la importancia que debería en algunos sectores. Existen muchos criterios a la hora de establecer unas tolerancias o otras, pero en cualquier caso, es algo a estudiar detenidamente. Si se toma a la ligera, y se indican tolerancias sobre medidas que no las requieren, complicamos la vida a muchas personas, y encarecemos todos los procesos asociados ¡mamones!

tolerancia-gpsAcabo con otro ejemplo muy familiar, que me ha venido a la cabeza ahora mismo, concretamente ha entrado por la entrada del km. 6. Cuando compramos un GPS, nos dicen que el GPS nos sitúa en una zona aproximada de 10m a la posición que estamos. Eso quiere decir que, aunque el aparato nos avise que hemos llegado al kilómetro 0 español, podríamos estar en cualquier punto dentro del círculo que os he marcado en la imagen (esta hecho a ojo de buen cubero). O sea, las coordenadas que nos refleja en el visor del GPS, deberían tener un ±Xº  para ser honestos y correctos. Esto es así porque hablamos desde el punto de vista de la medida, si habláramos desde el punto de vista del aparato, debemos leer el próximo artículo sobre la precisión de los aparatos de medida. (Gracias a un mensaje de David, he intentado aclarar lo escrito inicialmente aquí)

Dejando aparte las que se refieren al artilugio bélico, y a la tapa, todo el mundo ha oído hablar alguna vez de la bomba: la bomba pierde presión, la bomba fuga, la bomba se ha recalentado, la bomba hace ruido… Y es que pocas actividades existen que no necesiten de al menos una bomba para su desarrollo.

Encontramos cientos de bombas en una empresa química para mover sus componentes por el proceso,  en un hotel para desaguar las aguas fecales, en un coche para impulsar el aceite de engrase por todo el motor, en gasolineras para impulsar el combustible, en maquinaria para impulsar el aceite de engrase, en oleoductos empujando el petróleo de un punto a otro, y en aplicaciones tan especiales como dosificando pegamento.

Fuente: ramon_perez_terrassa

Todo esto es posible porque existen numerosos tipos de bombas, yo mismo no tengo ni idea de los tipos que puede llegar a haber ¿y eso me ha impedido escribir esta especie de artículo? Nada… Además, algunas se suelen conocer por su función, pero otras por su funcionamiento, o por sus componentes. Ahora mismo, enumerando las que me vienen a la mente: de vacío, peristálticas, de engranes, de lóbulos, de palas, de trasiego, centrífugas, motobombas, sumergibles, multietapa, de paletas, de émbolo, verticales, de tornillo, soplantes, de diafragma, manuales, dosificadoras…

¿Qué es una bomba?

Una bomba básicamente, es un equipo que convierte energía mecánica en energía hidráulica. Esta energía que recibe la bomba antes de convertirla, la suele recibir habitualmente de motores eléctricos, aunque a veces, cuando forma parte de otros equipos, como por ejemplo en un motor, puede recibir directamente energía mecánica (por ejemplo la bomba de aceite y de agua de un coche).

Para que entendáis como funciona una bomba, os haré un símil de todo lo contrario. Si colocamos en una río un molino de agua, convertiremos la energía de la velocidad del  río (energía cinética), o como en el caso de la foto, la energía debida a la altura del agua (energía potencial), en energía mecánica en forma de giro de la rueda del molino. Pues bien, las bombas hacen justamente lo contrario, reciben giro en su eje, y lo convierten en energía cinética que se usa para acelerar y aumentar la presión de un fluido en el interior de la bomba.

Las bombas pueden ser sencillas constructivamente, pero también muy complejas. Los componentes básicos de una bomba son el cuerpo/voluta/difusor, que es el elemento fijo, y el impulsor/rotor, que es la parte interna que recibe el movimiento y gira en el interior de la voluta. Como tengo pensado hacer algún artículo específico sobre algún tipo de bomba, ya avanzaremos en las partes constructivas más adelante.

Aquí podéis ver unos ejemplos enlazados de la Wikipedia, de diferentes tipos de bomba, que poco a poco iremos conociendo:

Pero ¿para qué se usan las bombas?

Pues como he avanzado en el párrafo anterior, las bombas se utilizan básicamente para aumentar la velocidad de un fluido, su presión  o su posición. Ejemplos infinitos: para aumentar la presión en la red de agua y que tengáis presión de agua en vuestros grifos, para llevar el combustible desde el depósito al motor en vuestro coche, para mover el líquido que refrigera una central nuclear…y no acabaría nunca.

Si queréis ver imágenes de bombas, mejor que poner yo alguna aquí, prefiero poneros algún enlace a algunos de los mayores fabricantes de bombas  y dais un rulo por sus webs.

 

Artículos anteriores: ¿Qué es la tribología?¿Qué es la fricción?El coeficiente de fricción, la lubricación y el hostión¿Qué es el desgaste?

Os comenté en el artículo anterior que hablaríamos sobre los tipos de desgaste adhesivo que existen, y es que realmente hay algunos muy importantes a nivel de ingeniería, y otros bastantes curiosos. Recordar que el desgaste adhesivo, se da en mayor medida, cuanto más afines químicamente sean los materiales. O sea, en el roce acero vs latón, habrá otros tipos de desgaste, pero el adhesivo será menor; si rozamos latón  vs latón, el desgaste adhesivo probablemente acabe con la vida de estas (que mal suena).

Vamos a ver los diferentes tipos,y donde se producen comúnmente:

Fretting (en inglés fretting 😉 ): se da entre piezas que a priori no tienen movimiento relativo entre ellas, pero en las que existen vibraciones. Este es un caso típico que se da entre las tuberías y su abrazaderas, en rodamientos de equipos rotativos y alguna que otra curiosidad como la que podéis ver en el enlace que os dejo: haz clic aquí.

Escoriación (en inglés frittering): todos los materiales se oxidan (algún día hablaré de esto), así que este tipo de desgaste, lo que provoca es que al crearse esa capa de óxido, se resquebrajan (se hacen grietas), que van saltando al engancharse unas con otras. No conozco ningún ejemplo, se agradecería alguna aportación.

Gripaje (en inglés seize o seize up): del gripaje ya hablamos anteriormente. Es un término muy común en el mundo del motor. Cuando un equipo se queda sin engrase, os comenté que se genera calor por el rozamiento, se dilatan las piezas, y a tomar por culo (perdón). Pero también se junta con este tipo de desgaste, que debido a la afinidad química entre las piezas, tienen mayor facilidad para engancharse “y liarla” (lo que sucede es que se sueldan y imposibilitan el movimiento).

Oxidativo (en inglés “que me lo diga alguien”): como alguno de los anteriores, es un desgaste que viene inducido por un efecto anterior, en este caso la oxidación (de la que hablaré más adelante). Imaginar dos piezas en contacto, por ejemplo un engranaje (es un caso típico, dos ruedas dentadas), que está unos días parado, y comienza a oxidarse su superficie, eso significa que el material está creando una capa de óxido hacia afuera que literalmente va a soldar ambas piezas, cuando se pongan en movimiento de nuevo, podéis imaginar que pasará… Es un desgaste muy típico en aluminios y aceros inoxidables (porque son materiales que están continuamente oxidándose).

Para acabar, os acabaré enseñando una aplicación en la que veréis lo amplio que puede ser el mundo de la tribología.

Los humanos funcionamos en muchos aspectos como máquinas, tenemos sistemas hidráulicos (sanguíneos), sistemas eléctricos (neuronales), y bastantes sistemas mecánicos, como las articulaciones. En este caso os presento la articulación de la cadera.

En esta articulación existen varios mecanismos para evitar el contacto directo entre los dos huesos, un cartílago que recubre ambos huesos, y una membrana que produce un lubricante para la articulación ¿os suena todo esto? Pues bien, con lo que sabemos hasta ahora, os podéis imaginar lo que pasa cuando por envejecimiento, la membrana deja de producir ese lubricante. Primero los cartilagos (materiales afines) empiezan a rozar entre ellos y por adhesión se van deteriorando, hasta finalmente desaparecer. El paso siguiente a esto es que los huesos (nuevamente materiales químicamente afines), entran en contacto y por el mismo procedimiento comienzen a desgastarse ¡¡¡pura mecánica!!!

Como la ciencia avanza, y todos nos alegramos, nacieron y continuan evolucionando las prótesis, que básicamente lo que hacen es volver a separar ambos huesos, ya sea con una reconstrucción de algún hueso, o mediante una membrana que vuelva a separarlos, todo dependerá del estado, y sobre todo del especialista médico, que para eso está. Desde aquí agradecimientos al Dr. Marc Cots, del que he extraído esta información e imágenes sobre prótesis de caderas (os recomiendo leer el texto).

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El desgaste es un bicho muy malo, que no se mata con piedra ni palo, que corre y se mete por todos los rincones, y son muy malignas sin picazones… (homenaje a Gomaespuma).

Ahora de verdad, el desgaste es el daño que se provoca en una superficie sólida, por un medio sólido, líquido o gaseoso en contacto con esta, por el arranque de pequeñas partes del material, que provocan una pérdida de sección de la misma 😯 . En otras palabras, por una serie de efectos que describiremos a continuación, pequeñas partes de la superficie de la pieza, se van desprendiendo y hacen que la pieza cada vez quede más pequeña.

Como no podía ser tan fácil, y ya os he avanzado que explicaremos de qué manera nos afecta el desgaste, os voy a describir los cuatro tipos a considerar, y apunto que suelen darse combinados entre ellos en la realidad, y no muy lejos, desde en nuestras articulaciones como el codo o la rodilla, hasta los escalones de nuestro barrio (¿quién no ha visto esos escalones redondeados en viejos edificios?), pasando por nuestros utensilios de cocina (mirar sobre todo los de madera después de unos años), y como no, las ruedas de nuestros coches:

  1. Desgaste abrasivo Desgaste abrasivo: es el que provoca una superficie sobre otra cuando existen protuberancias en el material más duro, que se clavan en el otro. Volviendo a la hamburguesa que mostré en el artículo de la fricción, donde os comenté que las superficie vistas desde muy cerca (tendríais que ser tan pequeño como Pablo Motos para verlas así), no son lisas y tienen muchísimas protuberancias. Si nos acercamos, veremos que básicamente lo que sucede es que el material más duro, al clavarse en el otro, arranca trozos del material (llamado indentación, ranurado o esclopeado), o rompe las crestas del material más blando (llamado pulido). Si cogéis un tenedor y lo arrastráis por encima de un taco de mantequilla, observaréis como funciona. Los mecanizados, son procesos de desgaste abrasivo, pero controlados y provocados.
  2. desgaste-adhesivoDesgaste adhesivo: este tipo de desgaste se da entre materiales iguales o parecidos, ya que al tener mayor afinidad, se transfieren moléculas entre ellos, que se pegan, y al continuar el movimiento relativo entre las dos superficies, se arrancan y desprenden. Para no alargar el artículo os hablaré otro día de tipos de desgaste adhesivo, que es muy interesante. Este lo podéis observar si os frotáis las manos (recordar que con la fricción se crea calor), hacerlo con vuestros dedos índices sólo, al final aparecerán entre ellos “unas virutas”, pues eso son células de la piel que por afinidad se enganchan entre ellas, se desprenden y acaban formando ese macarrón (me parto de veros en casa o en el trabajo frontando los dedos).
  3. desgaste-abrasivoDesgaste por erosión: este es fácil de entender, porque básicamente es el que se produce por acción de un fluido (líquido o gas), en el que cualquier tipo de partícula arrastrada, al impactar sobre la cualquier superficie, arranca pequeños trozos de ella. Como podéis imaginar este es puñetero, porque cuando más impactos, más partículas arrancas y más problemas puedes tener en tu instalación. No tiene porque ser sólo en tuberías, dos piezas entre las que exista un espacio donde se pueda “colar” una partícula, puede hace un buen destrozo. Este lo podéis hacer el próximo día que vayáis a la playa, o que os acerquéis a una obra, con una hoja de papel hacéis un canuto (de qué me suena a mí esto), y echáis arena sin parar, al final el papel se perforará, y podréis volver a casa…
  4. desgaste-fatigaDesgaste por fatiga: este tipo de desgaste viene habitualmente provocado primero por un número 1 ó 2 (parecen platos combinados), y cuando tenemos una partícula que queda atrapado entre dos superficies, marca o se clava en una de ellas, lo que provoca grietas, dislocaciones (cambios en la estructura del material), o roturas. En la imagen podéis ver como una partícula “se ha clavado” sobre la superficie, y esto ha provocado que por acción mecánica (esfuerzos), una grieta se propague, y acabe destrozando la pieza. No se me ocurre como podéis probar esto…se aceptan aportaciones.

¡Ala! ¡Hacer las pruebas! Y si no está claro, buscar otro blog más normalito…

Y sobre todo, mirar vuestro entorno, y pensar que a partir de ahora, cuando veáis que hay cosas que se están deteriorando por el uso, si os ha quedado claro esto, podréis decirle a vuestros amigos o familiares ¿sabes que las ruedas de tu coche se han desgastado a causa de un abrasivo-adhesivo? Probar, probar, y sabréis porque existe la narcolepsia

Artículos anteriores: ¿Qué es la tribología?¿Qué es la fricción?

Antes de continuar, un apunte. A nivel teórico o de cálculo, existe el denominado coeficiente de fricción, que se indica con la letra griega µ. El coeficiente de fricción se podría decir que es una propiedad de cada material y de cada tipo de superficie, así las superficies lisas tienen un coeficiente más bajo, y las rugosas uno más alto. Ejemplos:

  • el suelo (caminando) µ = 0,2-0,3
  • el hielo (caminando) µ = 0,02 – 0,03
  • piezas con deslizamiento en seco (genérico) µ = 0,5 – 0,7
  • piezas con deslizamiento con lubricación µ = 0,03
  • en el vacío µ =5

Por último, hay que dejar claro que siempre existirá fricción, porque el coeficiente de fricción en ningún caso es igual a 0, así que por bajo que sea, provocará siempre desgaste.

Como ya os avancé, un pequeño detalle para explicar en qué consiste y qué conseguimos con la lubricación. De hecho todos hemos visto alguna vez a alguien poner aceite en una bisagra, o en un tornillo. Pues bien, con eso, lo que conseguimos (volviendo a nivel microscópico de nuevo) es colocar una película líquida de grasa o aceite entre los dos materiales (de color amarillo en la imagen), que separa las crestas y evita que las crestas entren en contacte y por tanto que se produzca fricción.

Siguiendo a nivel microscópico, los lubricantes actúan como numerosas capas compuestas de bolitas, que permiten el deslizamiento de unas entre otras, así la pieza que pongamos encima de otra lubricada, tendrá facilidad para moverse “sin quedarse clavada”. Si cuando vais a fregar los platos en casa (ayudar en casa…), y intentáis arrastrar un plato por los mármoles (o madera o granito o…), notaréis como “roza” una superficie sobre otra, pero si ponéis algo de jabón (aprovecharlo luego), notaréis como el plato se desliza más fácilmente ahora…

Además, como los fluidos son incompresibles (en estas condiciones), mientras el lubricante no se escape por algún sitio siempre tendremos una película protegiendo las piezas. Las máquinas con engrase tratan de conservar el aceite o grasa en su interior, o mediante equipos especiales se trata  de que haya siempre lubricación en aquellas partes que lo necesitan. Pensar en todas las partes en movimiento que hay en un motor, y entenderéis porqué es tan importante que un motor siempre mantenga su nivel de aceite…

Cuando un motor o equipo se queda sin aceite, se suele decir que ha gripado. Básicamente esto sucede porque las superficies, al quedarse sin el lubricante, comienzan a rozar y a generar calor, se dilatan, aumentan de medida y… ¡crash! (aunque también ser dan algunos efectos más, como el desgaste por gripaje, que veréis en este artículo)

Ahora veis en lo que parecía una hamburguesa, como si la hubiéramos rellenado de mostaza…

Lo de las hostias del título es, aparte de que queda bien, porque volviendo al tema de la rampa del parking, ahora podéis entender porqué no se hacen rampas lisas, y porqué cuando las hay, porque haberlas haylas, y llueve ¡patapum! En definitiva, tenemos dos superficies y un lubricante…

Artículos posteriores: ¿Qué es el desgaste?¿Qué es la corrosión?

Artículos anteriores: ¿Qué es la tribología?

Es una pregunta con trampa ¿no? Todo el mundo sabe lo que es la fricción…la fricción es rozar, rozarse, que te rocen ¿no? Pues… más o menos.

O bueno sí, pero desde un punto de vista técnico, veréis que se explica de manera diferente, y es que a algunos nos gusta liar las cosas. Realmente la fricción es la resistencia al movimiento relativo entre dos superficies. O sea,  siempre que dos superficies esten en contacto, y una de ellas se mueva respecto a la otra, existirá fricción. Y como consecuencia tendremos desgaste (que veremos más adelante).

Para entender cómo se produce realmente la fricción, tendremos que bajar a un nivel microscópico, así que ahora os hago un dibujito con su zoom correspondiente (eso que parece una hamburguesa vacía).

Básicamente lo que vemos a nivel microscópico, es que las superficies no son perfectamente lisas, y debido a la presión que un cuerpo ejerce sobre otro, aunque sólo sea su propio peso, es suficiente como para que exista fricción. Si observáis las crestas, algunas de ellas se tocan, el mayor o menor número de estas en contacto, es lo que nos provocará mayor o menor fricción, y por tanto, mayor o menor esfuerzo necesario para mover las piezas entre sí.

Por eso, cuando intentamos mover cualquier cosa sobre una superficie rugosa o lisa, nos cuesta más o menos trabajo. De hecho, nosotros mismos lo hemos comprobado muchas veces sin darnos cuenta. Un ejemplo muy cotidiano y que podéis probar ahora mismo, nuestros dedos. Si viéramos una sección, tienen estrías (la huella dactilar),  cuando presionamos para deslizar el dedo sobre la superficie del ratón, nos resulta bastante sencillo conseguirlo, pero si buscáis una lima de uñas, y intentáis presionar igual sobre ella posiblemente se os quedará el dedo enganchado (podéis devolver la lima de uñas a vuestra mujer o madre). En el primer caso, debido a que los plásticos se pueden conformar y obtener superficies muy lisas (pocas crestas), existe poca fricción; por otro lado, con la lima, al existir muchísimas más crestas en ella, existe una mayor fricción, con lo que es más difícil conseguir el desplazamiento (haber si os hacéis daño).

En  nuestro día a día, como en la industria se juega con estas características, ya que ambos comportamientos pueden ser necesarios en función de la aplicación. Si yo construyo una rampa de acceso a un parking, puedo hacerla de muchos materiales, pero normalmente se utilizan hormigones o productos rugosos, imaginar que pasaría si hiciéramos la rampo de plástico como nuestro ratón…y ahora imaginar una día de lluvia…y ahora imaginar la cama de un hospital…

Por último, os resumo los efectos perjudiciales más importantes de la fricción:

  • disipación y pérdida de energía (que se desaprovecha)
  • generación de calor (comporta peligro y degrada los materiales)
  • mayor consumo de energía (gasto de combustible que no se aprovecha)
  • desgaste (que tiene como consecuencia la necesidad de sustituir la piezas)
  • pérdidas económicas (por todos los motivos anteriores)

Al final me he enrollado tanto que dividiré este artículo en dos partes. En el próximo os doy algún detalle más de la fricción y introduzco las bases de una consecuencia de la fricción, la lubricación (y eso también sabéis lo que es ¡eh tontorrones!)

Artículos posteriores: El coeficiente de fricción, la lubricación y el hostión¿Qué es el desgaste?¿Qué es la corrosión?

El día que empecé a escribir este artículo, lo hice con un chiste tan malo, que lo dejé aparcado un tiempo como autocastigo por mi bajo nivel humorístico. Pasados unos días del primer intento, me encuentro con ánimos de volver a la carga; aunque me duele un poquito la espalda de los flagelos, pero así aprenderé para la próxima…

  • Millones de lectores: venga Cosmo ahora no nos dejes así ¡cuéntalo!
  • Cosmo: No que es muy malo…
  • ML: ¡que no dejaremos de venir por aquí!
  • Cosmo: ¡que no! ¡que no! Que luego se resienten las estadísticas y no quiero aparecer en las listas de los blogs sin humor ni chispa…
  • ML: si nos lo cuentas, no le diremos nada a nadie del asunto ese tuyo…ese de… ¡sí hombre!
  • Cosmo: ¡ah eso! Pues nada, haber empezado por ahí. Rezaba: La tribología no es la ciencia de hacer tres bolos en un día…
  • ML: ¡joder tío! como cuentas estos chistes, te tendrían que cerrar el blog por causar daños cerebrales irreversibles a los internautas, me río yo de los ataques epilépticos por los dibujos japoneses

Ahora el inicio bueno…

La tribología es la ciencia y tecnología de las superficies en movimiento. O sea, estudia el universo de los materiales cuando interactúan entre ellos ¿y cuándo pasa eso? Continuamente, todo lo que tocamos, todo lo que pisamos, todo con lo que trabajamos (bueno, algunos), todo con lo que fabricamos y hasta el infinito…y más allá. Así que estamos hablando, de física, de química, de ingeniería de materiales, de mecánica y algunas cosas más, como veis no es cosa baladí (qué ilusión me hacía escribir esta palabra).

La tribología sirve, o debería servir (porque la mayoría del personal no tiene ni puta idea), para el diseño de máquinas y de instalaciones, ya que esta ciencia estudia los fenómenos asociados al desgaste, a la fricción y a la corrosión; todos ellos son efectos que deterioran el material, atacando a su capa más externa, debilitándolo poco a poco hasta su rotura. Así nos sirve para diseñar desde las uñas que utilizan las excavadoras para extraer tierra, como para los materiales para realizar un empaste de una muela, hasta para elegir el material que debe usarse en el robot que caminará por marte durante meses…

Me ha dado por mirar en la Wikipedia, y me he llevado una sorpresa, porque no sé si fruto de una mala traducción, o por algo que yo desconozco, en vez de desgaste, fricción y corrosión como a mí me explicaron, hablan de desgaste, fricción y lubricación. Si alguien puede arrojar luz sobre el tema, que apunte bien…

Aprovechando que saco un tema nuevo, voy a hacer tres artículos separados sobre cada una de las causas que estudia la tribología (las enunciadas al principio desgaste, fricción y corrosión), puesto que cada una de ellas es por sí extensa, a la par que entretenida ¡de verdad! ¡ya lo veréis!

¿Y a qué se dedican los tribólogos? Los tribólogos son unos tipos con camisa blanca, con bolis metidos en su funda reglamentaria en el bolsillo de esta. Tienen grandes conocimientos de materiales, pero como ya avanzaba antes, deben dominar la física, la química, los sudokus y  por supuesto el mus. Sus funciones principales son las de conocer todos los efectos negativos que producen estas condiciones sobre los materiales y tratar de prevenirlas para:

  • mejorar diseños
  • mejorar procesos
  • crear materiales más avanzados
  • aumentar la vida en servicio y la eficiencia de los equipos e instalaciones
  • diseñar o prescribir lubricantes para minimizar su impacto (ahora sí)
  • crear revestimientos capaces de detener o alargar los efectos sobre los materiales
  • reducir el mantenimiento y sus costes
  • y algunas cosas más que me olvido pero que vosotros me recordaréis…

En la Wikipedia, pero en su versión inglesa, aparte de que sí hablan sobre los tres efectos que yo hablo, citan a un tal Heinz, que debe ser el del ketchup: “Estimated direct and consequential annual loss to industries in USA due to wear is approximately 1-2% of GDP“; que en cristiano significa algo así como que las pérdidas directas  e indirectas estimadas como consecuencia del “wear” (wear en inglés sirve para todos los efectos en general, desgaste, fricción y corrosión, hasta para la ropa) son aproximadamente de un 1-2% del PIB. Mirando el PIB de Estados Unidos en el año en que se citó esa frase, 1987, era de 6.500 billones de dólares, así que estamos hablando ni más ni menos que de entre 65 y 130 billones de dólares ¡ahí es nada! Para no perder comba hacia mi encumbramiento como grande del humor: con esas cifras en vez de dólares, son dólores…jajajaja. Ay (suspiro)

Os podéis imaginar que con todo este dinero por medio, hay cientos de personas y empresas investigando y poniendo a prueba cada día más soluciones a estos problemas, ya sea con el diseño de nuevos materiales, como con el de tratamientos para materiales, o con los recubrimientos…pero esos son otros temas para más adelante… (toma patada al tema…jajaja).

Artículos posteriores: ¿Qué es la fricción?El coeficiente de fricción, la lubricación y el hostión¿Qué es el desgaste? – ¿Qué es la corrosión?

Gracias a Silyjos por la foto…

Un croquis es un dibujo rápido (o eso quieren algunos), generalmente a mano alzada, con el que se pretende mostrar toda la información geométrica de una pieza o elemento dibujado, para poder estudiarla, copiarla, mejorarla o lo que necesitemos hacer con ella. Por cierto, “a mano alzada”, significa que sólo utilizamos un lápiz y un papel para hacerlo, ni reglas, ni compás, ni gomas…

Croquizar es muy útil en muchos oficios, y es una técnica que muchas personas dominan, y que para mí les otorga una ventaja siempre que sea útil para su profesión, porque para mí se trata simplemente de una forma de comunicación no verbal, muy, muy útil ¿quién no ha acabado entendiendo alguna vez lo que le explicaban gracias a un dibujo es una servilleta de bar? ¿quién no ha pedido alguna vez que le hagan un plano? (a lo que han respondido con unas rayas ininteligibles sobre un justificante de compra)

Con esto me viene a la cabeza una frase que me encanta del chavalín este de la física, Einstein, que dice: “Sino puedo dibujarlo, es que no lo entiendo”. Que nos dice que para poder dibujar algo (croquizar), deberíamos tenerlo asimilado, aunque bien es cierto, que aquí entran en juego algunas otras habilidades o capacidades personales, como la maña que se dé uno con un lápiz, o la capacidad mecánica y espacial de la persona.

Pero no “asultalse”, para tirar cuatro líneas sobre una hoja no hay que ser ningún crack, simplemente se trata de prácticar (o tener la necesidad). Antes mencionaba lo de los oficios y profesiones, y no es que esté pensando en ingenieros ni arquitectos. Yo he visto a un paleta haciendo un croquis encima de un tablón de madera, sobre cómo construir una pequeña caseta, y ya quisiera más de un arquitecto… Muchos mecánicos que he conocido eran grandes croquizadores, y sin tener ninguna formación específica, eran capaces de sacar vistas y medidas de piezas bastantes complejas, con bastante facilidad.

En este caso, yo tengo suerte de que me explicaran en su día (en clases de dibujo técnico), cómo se debe croquizar, pero os digo la verdad, igual que opino de casi todo lo que he estudiado, simplemente es una guía que te sirve para saber lo que haces, pero hasta que no te has dejado las manos croquizando piezas, edificios o inventos varios, no eres capaz de hacer croquis útiles, válidos y presentables. Por lo que me consta, hoy en día no se enseña a croquizar en ninguna formación profesional (corregirme si me equivoco), lo que para mí es un error, porque si no tienes una base, difícilmente llegarás a entender lo que haces…

¿Para qué sirve un croquis? O mejor dicho, para que tendría que servir. Me había puesto aquí a escribir ejemplos, pero llevaba una larga lista y he decidido sintetizar. Un croquis debe contener la información suficiente para cumplir con el objetivo con el que se crea: si es una pieza, nos debería permitir fabricarla; si es una planta de un edificio, nos debería permitir crear el layout del sitio (esto es para otro artículo); si es una aplicación mecánica, explicar lo que pretendemos hacer con ella; si es una instalación eléctrica, mostrar sus componentes y maniobras, etc…

¿Qué contiene un croquis? Básicamente líneas de dibujo, ya sean sus vistas, una perspectiva o un pequeño detalle. Además, si es necesario, debe contener toda la información en cotas (medidas), notas, texto o cualquier tipo de explicación.

A modo de ejemplo, os muestro un croquis que escaneé hace un tiempo en mi anterior trabajo. Simplemente se trataba de fabricar esa pieza para un prueba…creo que funcionó…jajajajaja

Otro ejemplo de croquis: un sistema de empaquetadura.

Hoy dando un paseo en moto, he tenido una revelación al ver esta alcantarilla…¡chan, chan! ¡nace una nueva categoría en Cosmocax! La de conceptos mecánicos.

No hace falta que me digáis que estoy un poco mal de la cabeza, ya me dijo el médico que tengo unos grados de desfase en el “celebro” entre mis lóbulos prefrontales, lo que me impide pensar en una única dirección y provoca en mí una dispersión mental acusada, subversiva y acuciante…

Bien, dicho esto, os comento que los conceptos mecánicos, serán breves escritos (a ver si es verdad) donde explicaré pequeños detalles mecánicos del mundo que nos rodea, y que mucha gente ni observa, ni interpreta, ni falta que le hace, se puede ser feliz sin todo esto; pero como tú estás leyendo ahora mismo este artículo, es posible que seas poco feliz con lo que sabes, y necesites más…

Existe en el diseño mecánico un concepto denominado antigiro, donde básicamente lo que intentamos es que el posible giro relativo entre dos o más piezas, pueda ser controlado, siempre que esa aplicación lo requiera claro está.

En la aplicación de la foto, no existe ningún antigiro, así que en su día, un señor, mientras se zampaba su aceitoso bocata de atún con aceitunas, pintó la raya en la carretera con pintura vial ¿más detalles? Pasado un tiempo, otro señor con un pajarillo (ya os lo explicaré un día), tuvo que abrir esa tapa para introducirse en los canales subterráneos a buscar unos kilos cocaína que un camelló tiró por el WC al ir a ser detenido. Al salir, le pegó una patada a la tapa que se quedó en la posición que podéis ver (me lo ha contado todo un pájaro que vive cerca…).

En resumen, en el caso de la foto, la aplicación (la alcantarilla), no requería un diseño con antigiro, pero si lo hubiéramos necesitado, nos bastaría con realizar un diseño de este tipo (lo dibujado en lápiz sería la tapa, y en rojo la otra pieza):

Podéis imaginar que en este caso, el diseñador no tiene ningún interés en que la alcantarilla vaya en un posición determinada, y escogiendo alguna de mis opciones, únicamente encareceríamos la solución, así que mal íbamos. En cambio, existen infinidad de aplicaciones que sí que requieren este tipo de solución. Ejemplos: si tenéis mandos de la cocina de aquellos de rueda, sacar uno y fijaros en la forma de la zona que une ambas piezas, muchos de los ventiladores que tenemos por casa, tienen en el eje un sistema parecido a la solución de la circunferencia cortada (no desmontéis el ventilador…), y no tengo ganas de escribir más…

Menos mal que iba a ser cortito…¡qué redactor más chungo!