Proyectos
Uso de texturas superficiales determinísticas bioinspiradas para mejorar el desempeño tribológico de pares rodantes/deslizantes
Resumen
Las mayores preocupaciones en el diseño de piezas en sistemas en movimiento relativo tienen que ver con la minimización de las pérdidas de energía por fricción y la reducción de desgaste de las superficies en contacto. Numerosas investigaciones tribológicas han tratado de dar respuesta a estas inquietudes desde el control de la fricción con lubricantes y modificadores de fricción, la mejora de las propiedades mecánicas de los componentes, la optimización de áreas de contacto, entre otros [1]–[5] De esta manera, la búsqueda por la reducción de desgaste y el control de la fricción están llevando a paradigmas enfocados hacia la ingeniería de superficies a nivel tribológico como una herramienta fundamental, ello implica en algunos casos el uso de texturas superficiales que tengan cierto patrón determinístico con el fin de generar mejores condiciones de predictibilidad en los sistemas, así como respuestas adaptables dependiendo de las condiciones de operación[6] La topografía de la superficie juega un papel importante en el contacto relativo puesto que las tensiones de contacto localizadas en las asperezas son muy altas -en muchos casos superan el límite elástico- lo cual causa ya sea una respuesta plástica notable, o la manifestación de daño frágil si el material no posee la ductilidad adecuada [7]. En este contexto, la optimización de las propiedades de las superficies se ha enmarcado en la llamada Tribología Verde; para esto, se ha pensado en integrar los principios de ingeniería para el uso de la biomimética como fuente de inspiración para nuevos diseños como lubricantes biodegradables, la reducción del impacto ambiental de los recubrimientos de superficies, el texturizado determinístico de superficies, entre otros. Esta relación entre ingeniería de superficies, tribología y biomimética pretende ser un medio para reducir los consumos energéticos de diversos dispositivos tecnológicos de amplio uso en hogares e industrias [8][9]. La bio-tribología ha permitido el estudio de superficies en la naturaleza con el fin de relacionar la capacidad de éstas para adaptarse a los cambios en las condiciones externas y lograr un desempeño en el cual el consumo de energía es mínimo regulando la fricción y el desgaste [10][11]. Así pues, para obtener superficies determinísticas que tengan aplicabilidad industrial un aspecto clave es entender el comportamiento tribológico de sistemas naturales que sean eficientes en el control de la fricción y el desgaste. Las serpientes son en general un exponente destacado en esta categoría debido a su optimizado control de las condiciones de contacto, el cual les permite deslizar permanentemente sobre diversos tipos de superficies con un mínimo consumo energético gracias a la aplicación selectiva de fuerzas en el contacto y a la adaptabilidad de la estructura de su piel a los diferentes terrenos. Las serpientes ofrecen características superficiales únicas que permiten la optimización y el control de la fricción a partir del ajuste dinámico de los esfuerzos y del área de contacto, gracias a un conjunto de mecanismos complejos de movimiento muscular y de estrategias de locomoción [10][12][13]. Hasta ahora en el área de aplicaciones de la biomimética en el Grupo de Tribología y Superficies de la Sede se han realizado pruebas pin-disco en las que los pines fueron texturizados con patrones determinísticos inspirados en la piel de las especies Pitón y Boa. Los resultados hasta ahora muestran una reducción en el COF con respecto a superficies maquinadas de manera convencional [14]. De acuerdo con lo anterior, en este trabajo de investigación se quiere evaluar si hay un impacto sobre la respuesta tribológica de sistemas rodantes/deslizantes. al variar la escala de texturas determinísticas inspiradas en consideraciones biomiméticas
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, CREACIÓN E INNOVACIÓN DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2016-2018
Modalidad:Modalidad Única
Responsable