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Propiedades de los materiales, diagramas de fase y el Titanic

Las propiedades de los materiales, en especial algunas de ellas, se ven claramente afectadas por efecto de la temperatura.

Esta temperatura no procede únicamente del entorno ambiental o climático, puede provenir de algún proceso natural o artificial: un fuego, una reacción química, un extintor rociado sobre un cuerpo, la fricción producida durante un movimiento, un golpe, y muchísimos sitios más, pero muchos muchos…y es que un calentón lo puede tener cualquiera 😉 Y un enfriamiento también 😦

Bueno, quiero ir a parar, a que el universo de los materiales, a nivel microscópico, está en constante movimiento (parezco el Punset). Los materiales, pueden tener comportamientos diferentes, o muy diferentes, en función de la temperatura a la que están. Y eso afecta a nuestras vidas, y mucho.

Si quisiera lleva esto a la ciencia más pura, podríamos llegar a los conocidos como diagramas de fase, que “no son más” que unos gráficos, obtenidos a través de experiencias, y de tíos empollones que no tenían nada mejor que hacer, que representan las fronteras entre diferentes estados de la materia (líquido, sólido y grasioso gaseoso), siempre en función de la temperatura (un eje), y/o volumen, porcentaje de un elemento, presión, etc (otro eje, o dos más).

En ingeniería química, un diagrama de fase típico es el del agua:

Fuente: Wikipedia

Y en ingeniería mecánica, el más típico es el del acero (hierro-carbono):

Fuente: Wikipedia

Pero no hace falta entrar tan profundo, para saber que debemos tener en cuenta los comportamientos de un material a diferentes temperaturas. Y para ello, tres ejemplos:

  • Cuando el ejército nazi, debido “a los retrasos típicos de la guerra”, se encontró en campo soviético durante el frío invierno, no habían tenido en cuenta que todo su armamento metálico, iba a sufrir las consecuencias del frío. Debemos pensar que, a -40ºC, los aceros pueden contraer entre 1-4%, en función de la aleación. En otras palabras, pensar en un tubito por donde sale una bala de cañón, que debería hacer 100mm, que se ha encogido 2 ó 3mm… ¡¡¡¡ppppuuuummmm!!!
  • El PTFE, en estado 100% sólido, puede aguantar hasta los 270ºC, sin perder sus propiedas, y en cortos periodos de tiempo, hasta los 315ºC ¿por qué no más alla? Resulta que a partir de 325ºC, el PTFE empieza a carbonizarse, y a emitir unos vapores que son bastante tóxicos ¡¡¡ojo!!!
  • en los aceros, existen una fase de transición, donde el material cambia su capacidad de deformarse, o sea, pasa de dúctil a frágil. Resulta que unos amiguetes en canoa que recuperaron partes del casco del malogrado Titanic, realizaron los ensayos para determinar la temperatura de esta transición en el acero utilizado, determinando que estaba a -15ºC. Así que, omitiendo el detalle sin importancia del choque contra el iceberg, el empleo de ese material, la temperatura del agua por donde andaban, además de otros detalles estructurales como las uniones entre planchas, provocó la ruptura del casco, y el hundimiento del barco.

La elección de los materiales en ingeniería es algo tan elemental, que debería estar prohibido equivocarse, al final, y podéis verlo en los tres casos, se está jugando con las vidas de personas…

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¿Qué es la corrosión? – Fundamentos

Esta pregunta, requiere unos cuantos artículos como respuesta. De hecho, ahora mismo no sabría decir cuantos artículos haré, pero os puedo decir que existen, libros y libros dedicados en exclusiva a este tema, así que imaginar su importancia.

En la Wikipedia, se cita sobre la corrosión:

…representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.

Así que, dentro del campo de la tribología, la corrosión tiene un papel muy importante. Hace tiempo leí, que en un país tan industrializado como E.E.U.U., el 40% de su producción de acero, se destinaba a la sustitución de piezas corroídas (si alguien encuentra una fuente fiable para este dato que tengo en mi cabezota, que me avise… ya sabéis que envío jamones por la ayuda recibida).

Esquema de la electrólisis

Como este es el primer artículo, voy a explicar la base de la corrosión, o sea, la electroquímica (físico-química) de esta reacción que se produce en los metales. Y es que para que exista corrosión, tienen que darse:

  1. un material 1 que se comporte electronegativamente, que se llamará ánodo. Esto significa que tendrá facilidad para ceder o perder electrones.
  2. un material 2 que se comporte electropositivamente, que se llamará cátodo. Esto significa que tendrá facilidad para recoger electrones. (observaréis avispados lectores, la similitud con la definición anterior…menos un par detalles signoficativos jajaja)
  3. un electrolito, que unirá ambos materiales para configurar un circuito cerrado que permita el intercambio de cargas eléctricas, mediante iones aniones (positivos), o cationes (negativos).
  4. una diferencia de potencial, que provocará que el ánodo ceda electrones y se cargue positivamente (oxidación), y el cátodo los reciba y se cargue negativamente (reducción).

En este entorno “tan cargado” (humor finoo, fino), la naturaleza realiza el paso inverso al que el hombre hizo para la obtención y manufactura de metales: de la extracción de óxidos de la naturaleza, se obtienen diferentes metales, y la corrosión, es un retorno del metal a su estado natural, el óxido.

Resumen: teniendo dos metales químicamente diferentes, un electrolito (aire, agua, otro metal…), y un movimiento de electrones (flujo eléctrico) de un metal a otro, tendremos corrosión de algún tipo (veremos que existen muchos tipos).

Explicación para… entenderla

En el territorio ánodo, habitan los “electrones -“; en el territorio cátodo, los “electrones +”. Una empresa llamada El electrolito S.A., se dedica a construir carreteras y caminos, para que sus compañías de taxis (del mismo holding) los  Aniones S.L., y Cationes S.L., transporten electrones de un sitio a otro.

Para que se produzca el efecto comentado, un “electrón -” del ánodo, coge un taxi de Cationes S.L. , y se va hacia el cátodo, y el jefe de aniones S.L. envía un taxi al cátodo a recoger un “electron +” y llevarlo al ánodo. Con esto, el resultado es que el ánodo se ha quedado con un “electrón +”, y el cátodo con el “electrón -“.

A ese intercambio de electrones montados en taxi, se le llama oxidación-reducción, y es el principio de la corrosión.

Corrosión gracias a pepe alfonso

Si te has liado con los taxis y los holdings:

En el territorio ánodo, habitan los “electrones -“; en el territorio cátodo, los “electrones +”. Una empresa llamada El electrolito S.A., se dedica a construir carreteras y caminos, para que sus compañías de taxis (del mismo holding) los  Aniones S.L., y Cationes S.L., transporten electrones de un sitio a otro.

Para que se produzca el efecto comentado, un “electrón -” del ánodo, coge un taxi de Cationes S.L. , y se va hacia el cátodo, y el jefe de aniones S.L. envía un taxi al cátodo a recoger un “electron +” y llevarlo al ánodo. Con esto, el resultado es que el ánodo se ha quedado con un “electrón +”, y el cátodo con el “electrón -“.

A ese intercambio de electrones montados en taxi, se le llama oxidación-reducción, y es el principio de la corrosión.

Ensayos de desgaste

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

Con este artículo podremos entender hasta qué punto es importante el estudio de la tribología en la ingeniería, y también en la industria. Debido a que es una técnica que nos permite conocer el estado de un equipo, se han desarrollado ensayos que nos permiten conocer el nivel de desgaste de una pieza que estamos ensayando para predecir como se comportará cuando llegue al “mundo real”, pero también podemos ensayar piezas del “mundo real”, para saber si esta apta para seguir trabajando, o necesitará algún tipo de actuación.

Como analogía, si se diseña un neumático de automóvil, se ensaya su comportamiento en el laboratorio para  observar el desgaste, y predecir el comportamiento de este cuando esté girando montado en nuestro coche; igualmente, cuando el coche ya lleva kilómetros recorridos con esos neumáticos, una observación y análisis (medida) de la geometría de ese neumático nos dirá si podemos seguir circulando o necesitaremos cambiarlo.

Esto que os voy a mostrar son los principios básicos de los ensayos más frecuentes. Para este tipo de ensayos se utilizan máquinas que se denominan generalmente tribómetros.

Ensayo de desgaste abrasivo (Normas ASTM G65 – ASTM G105 – ASTM B611)

ensayo-desgaste-abrasivo

El ensayo típico para el desgaste abrasivo es el llamado “roll paper”, y se trata de un cilindro con papel de lija en la superficie (1), con el que conociendo las condiciones y parámetros del ensayo como velocidad (rpm), tipo de abrasivo, peso de la carga,  etc, podremos conocer el comportamiento posterior del material controlando la masa perdida en la probeta (pieza negra) durante el ensayo. Este ensayo también tiene una variante en la que se utiliza un cilindro o rodillo de goma, y se va tirando un mineral abrasivo (habitualmente sílice), y  controlando igualmente la pérdida de masa en la probeta.

Ejemplos: Aquí uno y aquí otro

Ensayos de desgaste adhesivo

Este ensayo se denomina “pin on disc”, y es similar al anterior. En este caso cogemos una punta del material a ensayar, y lo haremos rozar contra un disco que gira. En este caso volveremos a conocer la carga (fuerza), que estamos aplicando, la velocidad del disco, y los datos del material ensayado, y con todo esto podremos determinar la resistencia al desgaste del material. En función de los materiales a ensayar y las necesidades, se utilizan diferentes formas, una bola (ball on disk), un punzón (pin on disk), o un disco (disk on disk) ¡toma nivelazo de inglés!

Ejemplos: Aquí uno y aquí otro

Por cierto, estoy convencido casi al 100% que en los últimos años deben haber aparecido software relacionado con este tipo de ensayos, que permitan realizar simulaciones y extraer datos, a ver si alguien nos puede aportar algo al respecto.

Digamos que estos son los ensayos que se utilizan en los laboratorios para determinar condiciones de materiales, pero recordar que la tribología va mucho más allá de los laboratorios, y es posible utilizarla a pie de máquina, para conocer y verificar el estado de un equipo, hacer predicciones de una falla, etc.

Por ejemplo, se usan métodos como medir la cantidad de partículas de acero en el aceite de un equipo,  hacer marcas con determinados útiles con el fin de medir las “huellas”, y algunos otros que nos permiten conocer datos del nivel de desgaste al que ha sido sometido un equipo.

El gran “pero” de este tipo de técnicas, es que muchas veces necesitamos que el equipo esté parado, y eso, en muchos tipos de industria en poco probable que se nos permita…

Recubrimiento antifragmentación

Viendo un documental sobre armas de guerra y sistemas de protección, me impactó este recubrimiento.

Un recubrimiento es el proceso por el que se deposita sobre una superficie, otro material diferente al original, con el objetivo de mejorar sus propiedades, ya sean mecánicas, químicas o estéticas.

Los ejemplos más conocidos, son las pinturas de pared, pero en todas las industrias se utilizan recubrimientos de todo tipo, y sobre todo tipo de materiales.

En este caso, el producto es un elastómero (goma), con bastantes aplicaciones en industria, pero ¡chan chan! También con fines de seguridad militar y civil.

Este tipo de recubrimiento se denomina, de antifragmentación, ya que impide que ante un impacto o explosión, el material bajo el recubrimiento, al romperse se esparza en pedazos, con los peligros derivados de ello. Viendo este vídeo os quedará mucho más claro (os enlazará con el vídeo, esta desactivada su inserción, se ve que estos americanos no les gusta compartir).

linex

Web para España

Web original (California, EEUU)

La refractariedad

Artículos anteriores: Las propiedades de los materiales

Propiedades anteriores: La ductilidad, La dureza, La tenacidad, La resiliencia, La elasticidadLa maleabilidad

Mucha gente, yo mismo, antes que me lo aclararan, pensaba que los materiales refractarios impedían que la calor penetrara en ellos o los atravesara, o sea, un concepto parecido al de ignífugo. Pero si fuera eso, no hubieran buscado otro nombre ¿no? Bueno, aunque van por ahí los tiros, realmente esta propiedad en un material impide que la temperatura altere sus propiedades como lo haría en otros muchos materiales que no la tienen.

Lo que el calor provoca básicamente en los materiales es que sus moléculas se desordenen, se pierda la estructura que los une, y por eso se derriten y acaban hechos una masa parecida a… Así que, cuanto más refractario es un material, mayor capacidad tiene para mantener sus moléculas ordenadas ante el aumento de la temperatura, y por tanto conservar sus propiedades mecánicas y su forma.

El ejemplo más sencillo para entender el uso de los materiales refractarios, son los hornos de fabricación de aceros. Si tenemos acero fundido (líquido) a aproximadamente 1600ºC  ¿de qué material fabrico los hornos donde fundirlo? Pues de un material más refractario que el acero. Concretamente, y si os fijáis en la foto de un horno de fundición que he puesto, la maquinaria está hecha por supuesto de acero, lo que se hace es recubrir interiormente el cubilote de materiales refractarios para poder trabajar con el acero fundido.

Podríamos decir que cuando el hombre comenzó a fundir metales, comenzó a fijarse en esta propiedad de los materiales. Si tenía que fundir estaño para sus flechas, buscaba piedras donde poder labrar una forma y verter el líquido fundido para obtener esa pieza. Debido a las propiedades refractarias de algunos materiales se ha podido avanzar tecnológicamente con algunos metales.

Los materiales refractarios más conocidos son las cerámicas, y casi toda la industria creada de estos materiales se basa en materiales cerámicos.

Las aplicaciones más comunes son aquellas donde encontramos altas temperaturas, como los mencionados hornos para acero, hornos para vidrio, fábricas de cemento, chimeneas, calderas, centrales térmicas, y también en las chimeneas y barbacoas de vuestras casa.

También quisiera dejaros el dato sobre la vinculación entre la industria de  protección contra incendios, con su normas RF (Resistencia al Fuego), y las propiedades refractarias de los materiales. La norma RF, clasifica los diferentes elementos utilizados en la construcción, según la capacidad, medida en minutos, que tienen estos elementos a mantenerse “enteros” ante el fuego. Así podemos ver en muchos planos las notaciones: RF-30 ó RF-60; o sea, elementos que aguantarán 30 ó 60 minutos un fuego antes de colapsarse ¡nunca os quedéis para comprobarlo!

Os dejo aquí este enlace a una empresa donde podréis ver imágenes de muchas aplicaciones con materiales refractarios.

El desgaste adhesivo y las prótesis

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).

¿Qué es el desgaste?

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

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

Otros tiempos…

El fin de semana pasado estuve en Asturias pasando unos días; y como no, aproveché para acercarme a conocer la que ha sido durante largo tiempo la mayor industria del principado, la minería.

Concretamente estuve en la zona de La Felguera, que es una pequeña localidad que forma parte de Langreo, un concejo del Principado de Asturias. Una zona como otras tantas de Asturias, plenamente dedicada durante muchos años a la extracción del carbón, y a la fabricación del acero. De hecho, en esa ciudad estuvo el mayor centro siderúrgico de España, la antigua Duro y Compañía, actual Duro Felguera. Curiosamente, esa localidad se llamaba Turiellos, pero al crearse esta fábrica en una zona llamada la Felguera (donde había muchos helechos), se llamó Fábrica de La Felguera, así que con el crecimiento de esta, la ciudad pasó a llamarse La Felguera.

Es curioso que el tipo que vino a la zona a fundar la empresa, tuvo un esmero en encontrar el sitio, que cuando te lo dicen parece muy lógico, pero que cuando creas algo desde cero, tienes que tener una mente preclara para pensarlo. Plantó su empresa en esa zona por varias razones, primero porque estaba cerca del carbón a extraer, segundo porque había ríos como el Nalón (del que el valle recibe su nombre) y el Candín, y por la facilidad de comunicaciones, la hasta hoy llamada Carretera Carbonera (creada por Jovellanos, que fue de los primeros en aprovechar la riqueza carbonífera de la zona), y del que era el tercer ferrocarril construido en España, el Ferrocarril de Langreo (tras el Barcelona-Mataró y el Madrid-Aranjuez).

Visitando el Museo de la Siderurgia, que graciosamente ha sido ubicado en una de las torres de refrigeración de la antigua planta, te explican toda la historia de la zona, y por supuesto como la empresa ayudó al desarrollo de la misma. Obviamente, hay muchas cosas positivas en que una empresa como esta crezca y desarrolle a todos los niveles las ciudades cercanas, como que en 1960 la Unesco nombró a Langreo el kilómetro más culto de Europa, pero como también hay cosas negativas, te enteras que toda esa gente que formaba se debía de una manera o de otra a la empresa. Así que como siempre, aunque está bien el hecho de que la gente tenga más oportunidades, hay que contextualizar y saber que hay detrás de cada cosa (y básicamente lo que hay es que los ricos siempre quieren ser más ricos, y no dan duros a cuatro pesetas).

En el Museo te explican el funcionamiento de la antigua acerería, de los altos hornos, y en general, de toda la industria que se desarrolló cerca de esta, como la fábrica de tochos refractarios que nació como una necesidad de la empresa, y que acabó siendo una de las más importantes del estado, o como una empresa que aprovechaba los vapores generados en la planta para fabricar sulfato amónico, alguna de fabricación de perfiles, tornillos, etc. En resumen, que el tipo no perdía ni una sola oportunidad de hacer negocio, aprovechaba todo cuanto era aprovechable, hasta los famosos economato para “sangrar” a los obreros, y lo comentado como la formación que pagaban a cambio de la consecuente dedicación a la empresa por unos cuantos años.

Además de ese museo, también visitamos el Museo de la Minería y de la Industria de Asturias, que se encuentra en El Entrego, una localidad cercana a La Felguera, y en el que se puede visitar una recreación de una antigua mina, porque debéis saber que ya no quedan minas activas en España, cayeron todas fruto de la competencia de otros países donde era mucho más barato extraer los minerales.

Me parece muy importante que se creen organismos de este tipo, que se dediquen a conservar la memoria de una zona, ya que como he comentado la minería ha desaparecido como tal, y las nuevas generaciones cada vez irán viendo como algo lejano y desconocido, una industria que fue el motor de desarrollo de la zona.

Como último dato, me gustaría comentar que nos explicaron que aunque las fábrica fue desmantelada en los 80, aún quedan en la zona alguna acerería, que al trabajar con materias primas extraídas de la zona, y no con material reciclado como casi todas las grandes acererías que actualmente tenemos en España, siguen fabricando piezas de las que se requieren un compromiso de calidad y seguridad elevado, como es el caso los perfiles del tren de alta velocidad o AVE, que se fabrican allí.

Pues nada, os aconsejo visitar la zona y no dejar de visitar estos museos para conocer un poco de la historia de una de las zonas industriales más importantes que hemos tenido en el país.

El coeficiente de fricción, la lubricación y el hostión

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?

¿Qué es la fricción?

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?