30-08-2023 | Publicado por Joaquín Martí
Estamos acostumbrados a considerar la fricción como una molestia, algo que tenemos que vencer para poder lograr lo que pretendemos. Pero eso sólo refleja una cara de la moneda, en un mundo sin rozamiento no podríamos andar, comer con tenedor o mantener un lápiz sobre la mesa. Si hubiera posibilidad de elegir, mejor gestionar sus inconvenientes que tener que prescindir de sus ventajas.
Hay veces que tratamos de aumentar la fricción existente, como cuando empleamos almohadillas adhesivas para evitar el deslizamiento de objetos en una superficie lisa. Quizá con más frecuencia queremos reducirla, para lo que usamos ruedas, rodamientos, materiales como el PTFE, o lubricantes.
La complejidad del origen de la fricción (rugosidad superficial, adherencia, deformación, etc.) dificulta su estudio a partir de principios fundamentales y obliga a determinarla e investigarla por métodos empíricos. Por otra parte, cualquier problema no trivial que involucre fricción es inevitablemente no lineal y dependiente del camino de carga. Las diferencias entre la fricción estática y dinámica, así como el posible deterioro de la superficie de contacto durante la interacción, aportan dificultades adicionales a la caracterización fiable de la fricción y a la resolución numérica de los problemas que la activan.
Simplemente como ejemplo, recientemente participamos en el benchmark conocido SOCRAT (Seismic simulation of Overhead CRAne on shaking Table), un ejercicio internacional organizado conjuntamente por OECD-NEA (Nuclear Energy Agency), IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire) y EDF (Electricité de France). Su objetivo era identificar las estrategias más prometedoras para simular puentes grúa, así como los criterios de fallo relevantes, sometidos a la acción sísmica.
Los puentes grúa cuentan con dos conjuntos de ruedas que se trasladan en sus correspondientes raíles. Los ensayos se llevaron a cabo con un modelo a escala 1:5 colocado sobre una mesa vibrante, en diversas condiciones y con distintos movimientos de excitación. Los ensayos desencadenaban rodadura, deslizamiento, separación rueda-raíl e impacto. Los participantes recibieron la información de algunos ensayos para poder calibrar parámetros y tenían que ofrecer predicciones a ciegas sobre otros.
Nuestros resultados se encontraban entre los mejores de los aportados, pero sólo pueden considerarse de éxito moderado. Y de hecho, la fricción y sus caprichos fueron los principales culpables de sus limitaciones. Aunque también hay que admitir que los objetivos del ejercicio eran bastante ambiciosos dada la complejidad del problema.
Al conducir un coche, la fricción nos permite acelerar, frenar y girar. Pero si se excede la capacidad de la fricción y comienza el deslizamiento, la evolución del coche se hace menos predecible, tanto para el conductor como para el analista que trata de resolver el problema numérico.
