El principio de la película en cuña es un concepto fundamental en tribología, que es el estudio de la fricción, la lubricación y el desgaste entre superficies en contacto. Es particularmente importante para comprender los mecanismos de lubricación en contactos deslizantes, como cojinetes lisos, cojinetes de empuje y seguidores de levas.
Cuando dos superficies sólidas entran en contacto bajo carga, experimentan fricción y desgaste debido a la interacción de las asperezas de su superficie (picos y valles). Para reducir la fricción y el desgaste, se introduce una fina capa de lubricante entre las superficies. Esta película lubricante separa las asperezas evitando el contacto directo y reduciendo la fricción y el desgaste.
El principio de la película en cuña explica cómo un espacio convergente en forma de cuña entre dos superficies deslizantes puede generar y mantener una presión hidrodinámica dentro de la película lubricante. Esta presión es la que soporta la carga y mantiene las superficies separadas, logrando efectivamente una lubricación hidrodinámica.
Cómo funciona:
1. Cuña convergente: A medida que una de las superficies se mueve con respecto a la otra, se crea un espacio en forma de cuña entre ellas. La naturaleza convergente del espacio hace que el lubricante sea atraído hacia el espacio por las fuerzas viscosas del propio lubricante.
2. Generación de presión: A medida que el lubricante fluye hacia la cuña convergente, experimenta un aumento de presión debido al espacio cada vez menor. Esta presión actúa normal a las superficies deslizantes, empujándolas.
3. Cargar soporte: La presión generada dentro de la película lubricante soporta la carga aplicada entre las superficies. Esta presión actúa como una cuña fluida que separa las superficies, evitando el contacto directo y reduciendo la fricción y el desgaste.
4. Esfuerzo cortante y viscosidad: El lubricante actúa como un fluido viscoso, resistiendo el flujo de la cuña. Las fuerzas de corte (debidas a la viscosidad del lubricante) contrarrestan la carga aplicada, mejorando aún más la capacidad de carga de la película lubricante.
El principio de la película en cuña es esencial para comprender el diseño y funcionamiento de cojinetes hidrodinámicos y otros sistemas tribológicos. Al diseñar superficies con formas apropiadas que puedan crear y sostener espacios en forma de cuña, los ingenieros pueden lograr una lubricación eficiente y reducir significativamente la fricción y el desgaste en diversos componentes mecánicos.
