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Desafíos de la tribología en Ingeniería Mecánica

En un espacio virtual organizado por la dirección del programa de Ingeniería Mecánica, el docente autónomo Emerson Escobar compartió sus conocimientos en el campo de la tribología en la Ingeniería Mecánica a estudiantes, egresados y docentes interesados. Para comenzar, es importante mencionar que la tribología es la ciencia que estudia los fenómenos de fricción, lubricación y desgaste en superficies con movimiento relativo.

Muchos de los dispositivos que se emplean en maquinaria moderna y convencional tienen componentes que están sometidos a condiciones de fricción o desgaste, por lo que los ingenieros mecánicos deben tenerlos en cuenta para realizar de manera satisfactoria el diseño o implementación de dispositivos, sistemas y herramientas, garantizando una vida útil. En este sentido, la tribología aporta a su desarrollo.

La tribología incluye tres áreas fundamentales, fricción, desgaste y lubricación como factor preponderante para reducir la fricción y el contacto entre las superficies. La tribología es un campo interdisciplinar, en el cual hay correlación entre ingenierías y ciencias, como mecánica de sólidos y fluidos, la ciencia de los materiales, la química y la experimentación.

Algunos campos modernos de la tribología incluyen la micro y nano tribología. En términos generales hay buen entendimiento de las leyes de la fricción, sin embargo a nivel micro y nano, esas leyes no son del todo válidas en aplicaciones con un nivel de escala reducido, lo cual genera desafíos para quienes trabajan en estos campos, por ejemplo con dispositivos micro electromecánicos.

Desafíos:

  1. Desafíos relacionados con el estudio de la fricción, la lubricación y el desgaste a nivel atómico.
  2. Nuevas perspectivas en el desarrollo de mediciones de topografía superficial y fuerzas de fricción a nano escala.
  3. Dificultades para caracterizar la fricción a escala molecular debido a las fuerzas de adhesión.

La tribología ha aportado en diferentes escenarios, por ejemplo, en el 2011 se utilizaron 13.113 millones de toneladas de petróleo para producir energía, luego de una caracterización de los sectores que requieren de energía, el 63% del uso de combustibles es para el transporte, un sector que emite la mayor parte de contaminación a la atmosfera. En ese sentido, uno de los campos de la tribología aporta al desarrollo de materiales avanzados, de modificación de superficies que puede disminuir el consumo de energía en aplicaciones de ingeniería y de emisiones al medio ambiente.

Sin embargo, aquí se encuentra un desafío para el desarrollo de materiales, pues es importante tener en cuenta las condiciones ambientales, para que resistan diferentes temperaturas y espacios. Un ejemplo es el desarrollo de materiales que utilizan en la NASA para realizar viajes fuera de la tierra.

Además, la adhesión y la abrasión son los mecanismos de desgaste más dominantes en el deterioro de superficies, por tanto la reducción del consumo de energía y el desgaste mediante el uso de materiales avanzados impone otro desafío.

Otro aporte significativo de la tribología es en el desarrollo de micro texturas, un campo de mucho interés e impacto en la mecánica de fluidos, pues la presión hidrodinámica inducida por la presencia de micro textura en forma de hoyuelos, mejora la resistencia al desgaste y reduce el coeficiente de fricción.

Finalmente el docente habló de las aplicaciones más complejas como los sistemas y dispositivos micro electromecánicos, utilizados en equipos de alta tecnología y dio paso a Pixiang Lan, experto internacional, quien habló de las aplicaciones que están desarrollando para la NASA, empleando materiales avanzados.

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