Introdução sobre a tribologia, um pouco da história, fenômenos tribológicos, e tudo mais que envolve o estudo.

1. TRIBOLOGIA

2. TRIBOLOGIA
 A palavra tribologia é derivada das palavras grega Tribos que significa atrito, e Logos que
significa estudo, de forma que uma tradução literal significa “estudos do atrito”, ou a ciência
que estuda o atrito. Tribologia é definida como a “ciência e a tecnologia da interação entre
superfícies com movimento relativo e dos assuntos e praticas relacionadas”, a tribologia com
o conotação de hoje surgiu na Inglaterra, em 1966, em um relatório do departamento de
educação e ciência.
 Embora palavra seja nova, o assunto a que se refere não o é, incluindo os tópicos relativos ao
atrito, desgaste e lubrificação.

3. TRIBOLOGIA
 A invenção da roda ilustra bem a preocupação do homem em reduzir o atrito nos
movimentos de rotação e consequentemente de translação, e essa invenção é anterior a
qualquer registro histórico existente.
 A necessidade de nosso envolvimento com problemas tribologicos de atrito e desgaste é
perfeitamente justificável pois esses fenômenos afetam quase todos os aspectos de nossa
vida.
 Não estão limitadas apenas as maquinas e seus mancais. A ação de juntas animais é uma
situação tribologica. Nós dependemos também do controle do atrito em atividades de laser,
como escaladas de montanhas, esquiar, escovar os dentes são outras manifestações de
onde se desejar evitar o desgaste.

4. HISTÓRIA DA TRIBOLOGIA
 Tudo começou no Antigo Egito, com a necessidade de “transportar” colossos e blocos para a construção
de Esfinges e Pirâmides.
 Como a lubrificação era desconhecida, os escravos egípcios usavam galhos de arvores para arrastar e
puxar os trenós com aproximadamente 60 toneladas de blocos.
 A função dos galhos de árvore (roletes), era reduzir o atrito de deslizamento entre o trenó e o solo,
transformando-os em atrito de rolamento.

5. HISTÓRIA DA TRIBOLOGIA
2600 a.C
 Foi encontrado o 1º vestígio de lubrificação nas rodas do trenó que pertenceu
a Ra-Em-Ka (Rei do Egito), comprovado por análise que o lubrificante era
sebo de boi ou de carneiro.
 Após esta descoberta, concluiu-se que no Antigo Egito utilizou-se este sebo
como lubrificante em baixo dos trenós, para facilitar o deslizamento.

6. HISTÓRIA DA TRIBOLOGIA
 A descoberta e a formulação dos mecanismos da tribologia é atribuída a três
cientistas: Um Russo, Nicolai Petrov (1836-1920) e dois Britânicos: Beauchamp
Tower (1845-1904) e Osborne Reynolds (1842-1912). Eles perceberam que o
mecanismo do processo de lubrificação não era devido à interação mecânica
de superfícies sólidas, mas sim devido ao filme de fluido que as separava.

7. HISTÓRIA DA TRIBOLOGIA
 Todavia, a cristalização do conceito de lubrificação hidrodâmica começou por
Nicolai Petrov, que trabalhava na área de atrito. Ele postulou dois pontos
importantes: primeiro, que a propriedade importante do fluido com relação
ao atrito não era a densidade, mas sim a viscosidade e, segundo que a
natureza do atrito num mancal hidrodinâmico não é o resultado da interação
entre duas superfícies sólidas, mas do atrito viscoso do fluido entre as
superfícies. Em outras palavras, ele propôs a natureza do atrito em mancais
hidrodinâmicos.

8. HISTÓRIA DA TRIBOLOGIA
 Petrov propôs uma relação funcional entre força de atrito e parâmetros de um
mancal que é válida até os dias de hoje. Porém, Petrov não deu continuidade
à sua importante descoberta. A relação entre a força de atrito e a capacidade
de carga num mancal foi descoberta por Beauchamp Tower. Ele organizou um
comitê de pesquisas sobre atrito de alta velocidade em mancais de estradas
de ferro. Esta serie de experimentos conduziu à descoberta da presença da
pressão hidrodinâmica em filmes de fluidos em mancais, em 1883 e 1884.

9. HISTÓRIA DA TRIBOLOGIA
 Osborn Reynolds os resultados experimentais em linguagem matemática, desenvolvendo
uma equação de derivadas parciais (também chamada de coeficiente de Reynolds em sua
homenagem) que tem sido a base para a grande maioria dos desenvolvimentos nesta área,
gerando um grande número de pesquisas até os dias de hoje:
Laminar: é o tipo de fluxo onde existe um mínimo de agitação das várias camadas do fluido.
Turbulento: Ocorre quando as partículas de um fluido não movem-se ao longo de trajetórias bem definidas

10. HISTÓRIA DA TRIBOLOGIA
 Assim como as máquinas, os lubrificantes sofreram alterações tecnológicas
para atender as necessidades extremas em processos industriais.
 Com a preocupação mundial ao meio ambiente, foram feitas vários estudos e
pesquisas para os lubrificantes pudessem ser usados sem agredir a natureza.
 Para isso, existe a rerrefinação do lubrificante usado e o “óleo verde” que é
vegetal biodegradável e uma opção aos usuários para que evitem mais
agressões ao meio ambiente.
 Atualmente, a lubrificação é fator decisivo no poder de competitividade sendo
uma fonte de ganhos, proporcionando melhorias na performance dos
equipamentos e, principalmente, na redução nos custos de manutenção.

11. FENÔMENOS TRIBOLÓGICOS
Fenômenos Tribológicos de Modo Geral Em uma situação
tribológica ocorre a interação de duas superfícies sólidas em um
determinado ambiente, resultando em duas manifestações
exteriores:
 Dissipação de Energia - resistência ao movimento representada pelo
coeficiente de atrito;
 Modificação das Características Básicas da Superfície;

12. FENÔMENOS TRIBOLÓGICOS
Pelas considerações anteriores pode-se concluir que, tanto o atrito,
quanto o desgaste, são sempre desvantajosos, mas esse não é o
caso. Uma interpretação errônea, e amplamente difundida, é a de
que o atrito e desgaste, devem ser relacionados de alguma maneira,
pois ambos provem da interação de superfícies, são relacionados de
uma maneira simples, alto atrito significando desgaste elevado, o
que nem sempre é o caso.

13. FENÔMENOS TRIBOLÓGICOS
Na maioria das situações na indústria, os efeitos de desgaste são
mais importantes que as perdas por atrito, porque tendem a ter
maiores consequências. A importância do atrito e desgaste pode ser
classificada de acordo com as seguintes categorias:
a) Perdas de energia;
b) Desgaste;
c) Problemas na dinâmica de controle;
d) Problemas ambientais (descarte de lubrificantes); e
e) Projeto de dispositivos de atrito.

14. SOLUÇÕES TRIBOLÓGICAS
 A análise de qualquer projeto mecânico onde haja a necessidade de suportar
carga e promover deslocamento relativo entre partes, sempre levam a
pergunta: “Qual é a melhor solução para o problema de suportar carga
através da interface com atrito e desgaste aceitáveis?”. O pensamento clássico
leva a uma solução via lubrificação fluídica, contudo as soluções de
engenharia disponíveis para problemas tribológicos são mais amplas e
complexas do que o simples uso de lubrificantes:

15. SOLUÇÕES TRIBOLÓGICAS
 Onde:
 A – Contato a Seco. Neste caso escolhe-se materiais que apresentem características
intrínsecas de baixo atrito e/ou boas características de desgaste, embora isto possa significar
a aceitação de menores capacidades de carga, como por exemplo, quando materiais plásticos
são empregados.
 B– Filmes Finos. Os Filmes Finos, também denominados de Filmes Químicos, podem ser
aplicados para proteger as superfícies e, em parte, reduzem o contato íntimo dos materiais de
base. Nesses sistemas, a estabilidade térmica dos filmes é importante devido às altas
temperaturas localizadas que surgem nos pontos em que ocorre contato durante o
escorregamento. Exemplos, revestimento com cromo duro em eixos e mancais, e nitreto de
titânio (TiN) em ferramentas de usinagem de geometria definida.

16. SOLUÇÕES TRIBOLÓGICAS
 C – Sólidos Lamelares. Recobrimentos sólidos das superfícies podem ser usados,
desde que tenham baixa resistência ao cisalhamento, por exemplo camadas de
metais moles, ou sólidos lamelares como grafite e dissulfeto de molibdênio.
 D – Lubrificação Fluídica. As superficies com movimento relativo podem ser
separadas com um filme fluido contínuo, este pode ser líquido, vapor ou gás, geral
mente ar.
 Nesses sistemas deve se originar um pressão no filme fluido para resistir o efeito da
s cargas
aplicadas. A ação hidrodinâmica é mais dependente da viscosidade do fluido do
que a ação hidrostática.

17. SOLUÇÕES TRIBOLÓGICAS
 E - Elastômeros. Em aplicações onde a amplitude do deslocamento transversal é muito pequena, as
superfícies podem ser separadas por elastômeros colocados às duas superfícies.
 F – Elementos rolantes. Mancais de elementos rolantes ou de rolamento são o tipo de mancal
antifricção mais amplamente utilizado na solução de problemas tribológicos, tanto pela forma
simplificada de cálculo e seleção posta a disposição pelos fabricantes, quanto pelo nível de
padronização encontrado no mercado. Nestes mancais, as superfícies com movimento relativo são
separadas por um elemento rolante, o qual pode ser esférico, cilíndrico, cônico, na forma de barril
ou de agulha
 G – Campos magnéticos. O suporte de cargas sem contato mecânico é possível através do uso de
campos magnéticos. O funcionamento dos mancais magnéticos está baseado no princípio da
atração ou repulsão mútua entre os pólos magnéticos. Os campos magnéticos controlados mantêm
o elemento com movimento relativo suspenso, sem que ocorra contato metal-metal.

18. CONSIDERAÇÕES ECONÔMICAS
O significado econômico da tribologia é tão evidente que mereceria poucos
comentários. Entretanto, com a economia obtida em casos individuais é muito
pequena, a importância da aplicação de melhorias práticas tribológicas não é o
suficientemente compreendida. É devido à enorme quantidade de contatos
tribológicos nas máquinas que uma pequena economia em cada um deles
permite alcançar somas significativas para uma nação.

19. CONSIDERAÇÕES ECONÔMICAS
Na Inglaterra, a aceleração recente no campo da tribologia se deve
muito ao relatório, publicado em 1966, pelo Departamento de
Educação e Ciência, Lubrication (Tribology, Education and Research).
Esse relatório, chamado de relatório Jost, sugeriu que esse país poderia
economizar 515 milhões de libras por ano com a aplicação de
melhores práticas tribológicas. Essa soma enorme resulta das parcelas
de economia mostradas na figura:
Deve ser notado que essas economias não requerem novas
pesquisas mas resultam somente da aplicação dos conhecimentos
já existentes.
Com a expansão das pesquisas nessa área, maior economia seria
conseguida.