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Coeficiente de fricción: qué es, fórmula, tabla y ensayo (ASTM D1894)

El coeficiente de fricción (μ) es la razón entre la fuerza de fricción y la fuerza normal entre dos superficies. Vea la fórmula, la fricción estática y la cinética, el plano inclinado, la tabla de valores, ejercicios resueltos y el ensayo de películas según ASTM D1894 e ISO 8295.

Ensayos MecánicosPor Mardoqueu M. Costa27 min de lectura

El coeficiente de fricción (μ) es el número adimensional que expresa qué fracción de la fuerza normal se necesita para hacer deslizar dos superficies: μ = Fat / N. Es una propiedad del par de superficies, no de un material por sí solo, y tiene dos valores: el estático (μs), que mide la resistencia para iniciar el movimiento, y el cinético (μk), que mide la resistencia para mantenerlo. A continuación vamos de la física (fórmula, plano inclinado, tabla y ejercicios) al ensayo de películas según ASTM D1894 e ISO 8295.

En resumen:

  • Fórmula: μ = Fat / N. En el plano horizontal, N = m·g; en el plano inclinado, N = m·g·cos θ.
  • Lectura rápida: μ = 0.4 quiere decir que se necesita una fuerza tangencial igual al 40% de la fuerza normal para vencer la fricción.
  • Medición: un trineo de masa conocida se arrastra sobre el material a velocidad constante; el pico de fuerza da el μs y el promedio durante el deslizamiento da el μk.
  • Normas de películas: ASTM D1894 (150 mm/min) e ISO 8295 (100 mm/min). Los resultados de ambas no son intercambiables.

En la foto, el dispositivo de coeficiente de fricción de Biopdi montado en la máquina universal de ensayos. Sobre la mesa horizontal se coloca una de las probetas; el trineo, recubierto con la otra, se desliza sobre ella; y un hilo, desviado por la polea, une el trineo con la celda de carga, que mide la fuerza de arrastre mientras el travesaño se desplaza.

Dispositivo Biopdi para la determinación del coeficiente de fricción según ASTM D1894, con la mesa horizontal, el trineo y la polea que lo une a la máquina universal de ensayos
Dispositivo de coeficiente de fricción según ASTM D1894, montado en la máquina universal de ensayos

Qué es el coeficiente de fricción y cuál es su fórmula

La fricción es la fuerza que se opone al deslizamiento entre dos superficies en contacto. Actúa en dirección tangente a la interfaz, contra el movimiento o la tendencia al movimiento, y se origina en las asperezas y en la adhesión entre las caras. La ISO 20808 define el coeficiente de fricción como la razón adimensional entre la fuerza de fricción, Ff, y la fuerza normal aplicada, Fp. La ISO 8295, de películas plásticas, aplica la misma razón a los dos regímenes: μs = Fs / Fp en el estático y μd = Fd / Fp en el dinámico, que es el mismo cinético.

De la definición se desprenden tres consecuencias:

  • Es adimensional. Es la razón entre dos fuerzas (N/N), así que no tiene unidades.
  • Es del par, no del material. La ASTM D3108 recuerda que mide la interacción entre dos cuerpos: acero contra acero, contra PTFE o contra caucho dan valores muy diferentes. También influyen el estado de las superficies (limpia, lubricada, húmeda), la temperatura y, en polímeros, la velocidad y el tiempo de contacto.
  • Puede ser mayor que 1. Metales limpios e iguales, con fuerte adhesión entre las caras, superan 1: aluminio contra aluminio en seco llega a 1.05 a 1.35 en el estático.

Es una de las propiedades mecánicas de superficie más usadas en diseño y control de calidad. La tabla resume las fórmulas que usamos a lo largo del texto:

MagnitudFórmulaObservación
Coeficiente de fricciónμ = Fat / Nadimensional
Fricción estática máximaFat,e ≤ μs·Nigualdad solo en el umbral del deslizamiento
Fricción cinéticaFat,c = μk·Ndurante el deslizamiento
Normal en el plano horizontalN = m·gg = 9.80665 m/s² (valor estándar)
Normal en el plano inclinadoN = m·g·cos θθ es el ángulo del plano
Plano inclinado en el umbralμs = tg θcθc: ángulo en el que comienza el deslizamiento
Ensayo de trineo, estáticoμs = Fs / (mtrenó·g)Fs: pico inicial de fuerza
Ensayo de trineo, cinéticoμk = F̄k / (mtrenó·g)F̄k: fuerza promedio en el deslizamiento uniforme

Fricción estática y fricción cinética

Mientras la fuerza aplicada a un cuerpo en reposo es pequeña, la fricción estática crece junto con ella y la anula: si una caja empujada con 20 N no se mueve, la fricción vale 20 N. Este ajuste tiene un tope, μs·N. Superado el tope, el cuerpo se desliza y la resistencia pasa a ser la fricción cinética, μk·N. En la síntesis de la TAPPI T 549, la estática resiste el inicio del movimiento y la cinética, su continuación.

En general μs es mayor que μk: acero contra acero, limpio y seco, tiene μs de 0.5 a 0.8 y μk de 0.42. La regla no es ley: en materiales de freno, el μs a temperatura ambiente puede quedar en 40 a 50% del μk promedio declarado (Engineering ToolBox). En un registro de fuerza, el estático aparece como el pico que precede al deslizamiento y el cinético como la meseta siguiente, como muestra la curva de la sección del ensayo.

Leyes de Amontons-Coulomb y dónde fallan

Leonardo da Vinci estudió la fricción hacia 1493, sin publicar. Amontons publicó las leyes en 1699, Euler distinguió la estática de la cinética en 1750 y Coulomb las consolidó en 1785 (Popova y Popov, Friction, 2015). El enunciado clásico dice que:

  1. la fuerza de fricción es proporcional a la fuerza normal;
  2. no depende del área aparente de contacto;
  3. la fricción cinética prácticamente no depende de la velocidad de deslizamiento.

Son aproximaciones que funcionan para sólidos rígidos a presiones moderadas. A presión extrema, la fricción sube más que la carga y las superficies pueden agarrotarse; la independencia de la velocidad solo vale a velocidades bajas; con lubricante, la fricción varía con la velocidad y la temperatura. Los polímeros y elastómeros se apartan más de la regla: la ISO 8295 advierte que las películas en general no se comportan de forma ideal, y por eso fija todos los parámetros del ensayo, y la ASTM D1894 señala que el pico estático depende mucho de la velocidad de carga y del tiempo de contacto antes del movimiento.

Cómo calcular la fuerza de fricción y el coeficiente

El cálculo parte de la fuerza normal, que comprime una superficie contra la otra: Fat = μ·N o, midiendo la fuerza de fricción, μ = Fat / N. Lo que cambia de un problema a otro es cómo encontrar N.

En el plano horizontal

En un bloque apoyado en el plano horizontal, sin otras fuerzas verticales, la normal es igual al peso: N = m·g. Un bloque de 10 kg tiene N = 10 × 9.81 = 98.1 N. Con μk = 0.4, la fuerza de fricción durante el deslizamiento es Fat = 0.4 × 98.1 = 39.2 N.

Este mismo número responde a una pregunta frecuente: ¿qué significa un coeficiente de fricción de 0.4? Significa que se necesita una fuerza tangencial igual al 40% de la fuerza normal para vencer la fricción. En el plano horizontal, eso es el 40% del peso: cerca de 39 N para un objeto de 10 kg. El mismo μ corresponde a una rampa de 21.8°, donde el objeto empezaría a resbalar por sí solo, porque tg 21.8° = 0.4.

En el plano inclinado

En el plano inclinado, el peso se divide en dos componentes: la paralela a la rampa, m·g·sen θ, tiende a hacer bajar el bloque; la perpendicular, m·g·cos θ, se equilibra con la normal, de modo que N = m·g·cos θ (tomar N como el peso completo es un error común). Aumentando el ángulo poco a poco, se llega al ángulo crítico θc, en el que el bloque empieza a deslizarse y la componente que lo hace bajar iguala la fricción estática máxima:

m·g·sen θc = μs·m·g·cos θc, por lo tanto μs = tg θc.

La masa se cancela: el ángulo de deslizamiento depende solo del par de superficies. El diagrama de abajo reúne los dos casos. A la izquierda, el bloque en el plano horizontal, con el peso P, la normal N, la fuerza aplicada F y la fricción Fat en la interfaz, opuesta a F. A la derecha, el bloque en la rampa, con el peso descompuesto en sus dos componentes y la fricción apuntando rampa arriba, contra la tendencia a bajar.

Diagrama de fuerzas de un bloque en el plano horizontal, con peso P, normal N, fuerza aplicada F y fuerza de fricción Fat, y de un bloque en el plano inclinado, con el peso descompuesto en m·g·sen θ y m·g·cos θ, la normal, la fricción y la relación μs = tg θ
Fuerzas sobre el bloque: en el plano horizontal N = m·g; en el plano inclinado N = m·g·cos θ y, en el umbral del deslizamiento, μs = tg θ

Este es el principio del método del plano inclinado, que la TAPPI T 815 usa para medir el ángulo de deslizamiento de materiales de empaque. El método da solo el coeficiente estático, porque lo que se lee es el ángulo en el que comienza el movimiento. La ASTM D4918, que aplicaba el mismo principio al papel de escritura e impresión, fue retirada en 2010, sin sustituta.

La fricción de rodadura no es fricción de deslizamiento

La resistencia a la rodadura de una rueda es otro fenómeno, con otro coeficiente, mucho menor: en una rueda de acero es del orden de 0.001. No debe confundirse con el μ de deslizamiento que tratamos aquí.

Tabla de coeficientes de fricción

Las tablas de coeficientes de fricción recopilan valores de manuales y sirven como orden de magnitud: como el μ depende del acabado, la limpieza, la humedad, la temperatura y el método, el mismo par varía de una fuente a otra. Para especificar un material o aceptar un lote, el valor tiene que venir del ensayo del propio par, según la norma del producto.

Algunos patrones saltan a la vista: lubricar reduce el coeficiente (acero contra acero baja a 0.16 con grasa), el PTFE tiene baja fricción contra casi todo, lo que explica su uso en cojinetes y guías, y el hielo muestra el efecto de la temperatura. La siguiente tabla proviene de la recopilación de Engineering ToolBox (consultada en 2026); "n/d" indica valor no disponible en la fuente.

Par de superficiesCondiciónμ estáticoμ cinético
Acero × acerolimpio y seco0.5 a 0.80.42
Acero × acerocon grasa0.16n/d
Acero × aceroaceite mineral ligero0.23n/d
Aluminio × acero dulcelimpio y seco0.610.47
Aluminio × aluminiolimpio y seco1.05 a 1.350.4
Latón × acerolimpio y seco0.510.44
Cobre × acerolimpio y seco0.530.36
Caucho × asfaltoseco0.90.5 a 0.8
Caucho × asfaltomojadon/d0.25 a 0.75
Caucho × concretoseco / mojadon/d0.6 a 0.85 / 0.45 a 0.75
Madera × maderalimpia y seca0.25 a 0.5n/d
Roble × robleseco, paralelo a las fibras0.620.48
PTFE × acerolimpio y seco0.05 a 0.2n/d
PTFE × PTFElimpio y seco0.040.04
Polietileno × acerolimpio y seco0.2n/d
Nylon × acerolimpio y seco0.4n/d
Vidrio × vidriolimpio y seco0.9 a 1.00.4
Hielo × hielo0 °C0.10.02
Hielo × hielo−12 °C0.30.035
Hielo × acerolimpio0.03n/d

El método también cambia el número: en el estudio interlaboratorio de la ASTM G99-23 (esfera sobre disco, 28 laboratorios), acero contra acero dio un μ de 0.60 ± 0.11, por encima del 0.42 de la tabla, porque la geometría y el régimen de contacto son otros.

Ejercicios resueltos

Los tres ejercicios siguientes aplican las fórmulas de la física, con g = 9.81 m/s². Los cálculos del ensayo de laboratorio aparecen después de presentar el ensayo.

Ejercicio 1: bloque en el plano horizontal

Una caja de 10 kg está en reposo sobre el piso, con μs = 0.5 y μk = 0.4. (a) ¿Cuál es la fuerza mínima para iniciar el movimiento? (b) ¿Y para mantenerlo a velocidad constante? (c) Con un empujón de 45 N, ¿cuánto vale la fricción?

  • Normal: N = 10 × 9.81 = 98.1 N.
  • (a) Fat,e,máx = 0.5 × 98.1 = 49.05 N.
  • (b) Fat,c = 0.4 × 98.1 = 39.24 N.
  • (c) Como 45 N es menor que 49.05 N, la caja no se mueve, y la fricción estática vale 45 N: se ajusta a la fuerza aplicada hasta el límite.

Ejercicio 2: plano inclinado

Un bloque empieza a deslizarse cuando la rampa llega a 22°. ¿Cuál es el μs del par?

  • μs = tg 22° = 0.404.
  • En sentido inverso, un par con μs = 0.4 empieza a deslizarse en θ = arctg 0.4 = 21.8°.

Ejercicio 3: qué significa μ = 0.4 en una tarima

Una tarima con masa total de 25 kg está sobre un piso con μs = 0.4. ¿Qué fuerza horizontal inicia el deslizamiento?

  • N = 25 × 9.81 = 245.25 N.
  • F = 0.4 × 245.25 = 98.1 N, es decir, el 40% del peso.

Ensayo de coeficiente de fricción en películas: ASTM D1894 e ISO 8295

En el laboratorio, la fricción de películas y láminas plásticas se mide en el plano horizontal. La ASTM D1894 determina los coeficientes estático y cinético de película y lámina contra sí mismas o contra otro material; la ISO 8295 hace lo mismo para películas no adherentes de hasta cerca de 0.5 mm. Es un ensayo de control de calidad: la ISO 8295 advierte que no evalúa por completo el comportamiento de la película en una máquina de empaque. Las dos normas admiten la máquina de tracción, con el movimiento del travesaño desviado a la horizontal por una polea, como en el dispositivo de la foto del inicio. Es uno de los ensayos mecánicos que se realizan en la máquina universal de ensayos con un accesorio propio.

Paso a paso del ensayo

  1. Acondicionar las muestras en la atmósfera de la norma: según la ASTM D618 en la D1894; durante al menos 16 h a 23 °C y 50 % de humedad (ISO 291) en la ISO 8295.
  2. Cortar las probetas de ensayo sin tocar la cara ensayada. En la D1894, la película del trineo mide cerca de 120 mm; en la ISO 8295, los pares miden 80 × 200 mm, en la dirección de máquina.
  3. Fijar una probeta en la mesa horizontal y recubrir el trineo con la otra, identificando qué caras quedan en contacto.
  4. Conectar el trineo a la celda de carga mediante el hilo que pasa por la polea, con el hilo horizontal y alineado con el movimiento.
  5. Arrastrar el trineo a velocidad constante: 150 ± 30 mm/min en la D1894; 100 ± 10 mm/min en la ISO 8295.
  6. Registrar la fuerza con una adquisición lo bastante rápida para capturar el pico inicial.
  7. Calcular el μs con el pico y el μk con el promedio del tramo de deslizamiento uniforme, y repetir en las demás probetas (5 en la D1894; al menos 3 pares en la ISO 8295).

La D1894 también admite el arreglo inverso, con el trineo fijo y el plano en movimiento, que da los mismos resultados, y prevé la opción de plano calentado o enfriado.

Cómo leer la curva fuerza × desplazamiento

Como en el diagrama esfuerzo-deformación del ensayo de tracción, cada tramo de la curva corresponde a un régimen. En el ensayo de trineo son tres:

  • Rampa: la fuerza sube mientras el hilo (o el resorte, en la ISO 8295) se estira; el trineo todavía no se ha movido.
  • Pico inicial: es la fuerza de fricción estática Fs. La ISO 8295 dice textualmente que el primer pico de fuerza se debe a la fricción estática.
  • Meseta: después del pico, la fuerza cae y oscila alrededor de un valor estable; es el régimen cinético. La D1894 promedia sobre al menos 130 mm de deslizamiento, descartando el pico.

La gráfica de abajo muestra estas partes en un ensayo según la D1894 con trineo de 200 g. En el trazo superior, en naranja, el pico de 0.78 N y la meseta con promedio de 0.55 N dentro de la ventana azul de 130 mm. En el trazo inferior, el mismo ensayo en un par que presenta stick-slip.

Curva fuerza × desplazamiento de un ensayo de trineo según la ASTM D1894, con rampa inicial, pico estático de 0.78 N, meseta cinética con promedio de 0.55 N en una ventana de 130 mm y, abajo, un trazo dentado de stick-slip
Curva del ensayo de trineo: el pico da el μs (0.40), el promedio de la meseta da el μk (0.28); el dentado de stick-slip no sirve para el μk

Stick-slip es el dentado regular que aparece cuando el trineo alterna entre atorarse (la fuerza sube) y resbalar (la fuerza cae de golpe). La ISO 8295 no acepta ese tramo para el coeficiente dinámico y pide repetir con una conexión rígida en lugar del resorte; la medición rígida, a su vez, no sirve para el estático, por el error de inercia. El pico también crece con el tiempo que las caras permanecen en contacto sin moverse, y por eso la ISO 8295 fija 15 s de reposo antes del arrastre.

Ejemplo resuelto: cálculo según la ASTM D1894

Una película de PE se ensaya contra sí misma con el trineo de 200 g, a 150 mm/min. El software registra un pico inicial de 0.78 N y un promedio de 0.55 N en el tramo de deslizamiento uniforme (130 mm, pico descartado), que son los valores de la gráfica anterior.

  • Fuerza normal: N = 0.200 kg × 9.80665 m/s² = 1.961 N.
  • μs = 0.78 / 1.961 = 0.40.
  • μk = 0.55 / 1.961 = 0.28.

Como la masa del trineo es fija, cada 0.1 N de fuerza corresponde a cerca de 0.05 de coeficiente. La interpretación de este resultado para empaque está en la sección sobre películas, más adelante.

ASTM D1894 o ISO 8295

Las dos normas usan el mismo principio, un trineo de cerca de 200 g arrastrado sobre la película, pero cambian parámetros que afectan el resultado: velocidad, conexión del trineo a la celda, reposo, tramo del promedio y acondicionamiento. La comparación siguiente muestra en qué difieren:

ParámetroASTM D1894-24ISO 8295:1995
Trineo200 g, cara de 63.5 mm200 ± 2 g (1.96 N), base de 40 cm² (63 mm) con fieltro
Velocidad150 ± 30 mm/min100 ± 10 mm/min (500 mm/min en películas especiales, indicándolo en el informe)
Medición del estáticopico inicial de la fuerzapico inicial, con resorte de 2 ± 1 N/cm y 15 s de reposo
Promedio del cinéticoal menos 130 mm, sin el picotramo posterior al pico, cerca de 6 cm
Probetas5al menos 3 pares de 80 × 200 mm
AcondicionamientoASTM D618al menos 16 h a 23 °C y 50 % HR (ISO 291)

Por eso los resultados no son intercambiables: una película con μk = 0.28 según una norma no tendrá necesariamente 0.28 según la otra. El informe y la especificación de compra deben indicar la norma.

Coeficiente de fricción en empaques

En empaque flexible, el coeficiente de fricción decide cómo corre la película en las máquinas de envasado y cómo se apilan las bolsas: demasiada fricción atora la película en los formadores y guías; muy poca hace que la pila resbale en la tarima. Según la ISO 8295, el COF de películas va de cerca de 0.2 a 1, y la industria lo clasifica en bajo (hasta 0.20), medio (0.20 a 0.40) y alto (más de 0.40), según Mazo (Plastics Engineering, 2025). Un COF de 0.4 a 0.7 es alto: típico de una película sin aditivo deslizante o de una cara antiderrapante, que para apilamiento busca un μs mayor que 0.45.

En las máquinas verticales de formado, llenado y sellado (VFFS), la referencia es un COF de 0.200 a 0.300 en la cara interna y de 0.300 a 0.400 en la externa, con el lado exterior cerca de 0.100 más alto (Viking Masek, 2020). El estático importa para las bolsas apiladas; el cinético, para la bobina que corre sobre las partes metálicas. Como las caras pueden diferir (tratada o no, interna o externa), la ISO 8295 pide identificarlas y ensayar la combinación de interés: 1 contra 1, 2 contra 2 o 1 contra 2. La película de PE del ejemplo resuelto, con μk = 0.28, tiene un COF medio, dentro del rango de la cara interna de VFFS; sin embargo, el valor de cada línea se ajusta con el fabricante de la máquina.

El COF de las poliolefinas se controla con aditivos deslizantes de amida, como la erucamida y la oleamida, que migran a la superficie después de la extrusión: con 200 a 2,000 ppm en la película, el COF queda entre 0.1 y 0.4 (Plastics Technology, 2006). Como la migración depende del tiempo y la temperatura, la edad de la película cambia el resultado. La laminación puede deshacer el efecto: en la misma fuente, películas con erucamida pasaron de cerca de 0.2 a 0.68 a 0.85 después de laminarse con PET usando adhesivo de poliuretano. La tabla resume estas referencias:

ReferenciaValorFuente
Rango usual de COF de películas0.2 a 1ISO 8295:1995
Bajo / medio / altohasta 0.20 / 0.20 a 0.40 / más de 0.40Mazo, Plastics Engineering, 2025
Antiderrapante para apilamientoμs mayor que 0.45Mazo, 2025
VFFS: cara interna / externa0.200 a 0.300 / 0.300 a 0.400Viking Masek, 2020
Aditivos de amidaCOF 0.1 a 0.4, con 200 a 2,000 ppmPlastics Technology, 2006
Aditivo deslizante no migratorioCOF 0.20 a 0.40Plastics Technology, 2006
Erucamida después de laminar con PETde cerca de 0.2 a 0.68 a 0.85Plastics Technology, 2006

El COF rara vez es el único ensayo de una película. En la misma máquina universal se realizan el ensayo de tracción de películas (resistencia y alargamiento según la ASTM D882) y el ensayo de pelado de cintas y laminados, que mide la adhesión entre capas.

Normas de coeficiente de fricción por material

Fuera de las películas, cada familia de materiales tiene su método, y el montaje cambia con él. Como el valor depende del método, la norma forma parte del resultado.

  • Papel y cartón: la ISO 15359 y la TAPPI T 549 usan el plano horizontal, como las películas; la ISO 15359 mide el estático antes, y el estático y el cinético después, de un desgaste especificado. La TAPPI T 815 mide el ángulo de deslizamiento en el plano inclinado. Importa en la alimentación de impresoras y máquinas de conversión.
  • Pisos cerámicos: la ABNT NBR 16919:2020 (norma brasileña) determina el coeficiente de fricción dinámico de placas cerámicas para piso, ligado a la seguridad contra resbalones. En pisos y pavimentos también se usa el péndulo británico, descrito en la ASTM E303, que mide la resistencia al deslizamiento con otro principio.
  • Textiles: la ASTM D3108 mide la fricción de hilo contra una superficie sólida, como guías y agujas; la D3412, de hilo contra hilo.
  • Tribología: la ASTM G99 y la ISO 20808 (cerámicas avanzadas) miden fricción y desgaste con un perno (pin) o una esfera sobre un disco giratorio. La ASTM G115 orienta la elección del método y el contenido mínimo del informe.

La tabla reúne las normas citadas, con la edición vigente:

NormaMaterialMétodo
ASTM D1894-24película y lámina plásticatrineo en el plano horizontal, estático y cinético
ISO 8295:1995película y lámina plásticatrineo en el plano horizontal, estático y cinético
ISO 15359:1999papel y cartónplano horizontal, estático y cinético
TAPPI T 549 om-25papel para escritura e impresiónplano horizontal, estático y cinético
TAPPI T 815 om-24materiales de empaqueplano inclinado (ángulo de deslizamiento), estático
ABNT NBR 16919:2020placas cerámicas para pisocoeficiente de fricción dinámico
ASTM D3108/D3108M-13(2020)hilo contra sólidofricción cinética del hilo en movimiento
ASTM D3412/D3412M-13(2020)hilo contra hilofricción entre hilos
ASTM G99-23materiales en generalperno o esfera sobre disco, fricción y desgaste
ISO 20808:2016cerámicas avanzadasesfera sobre disco, en seco
ASTM G115-24sólidos en generalguía para medir e informar coeficientes de fricción

Errores comunes en el ensayo de coeficiente de fricción

Con fuerzas de décimas de newton a unos pocos newtons, los detalles de montaje y manejo pesan en el resultado. Los errores más frecuentes:

  • Celda de carga demasiado grande para fuerzas de pocos newtons (cálculo en el ejemplo de la sección sobre la máquina).
  • Hilo fuera de la horizontal o desalineado: una componente de la fuerza entra en la lectura (ISO 8295).
  • Mesa o trineo fuera de nivel. La normal deja de ser igual al peso del trineo.
  • Tocar la cara ensayada: grasa, polvo y dobleces cambian la fricción.
  • Mezclar normas: 150 mm/min es D1894; 100 mm/min es ISO 8295.
  • Adquisición lenta: aplana el pico y subestima el μs; la ISO 8295 pide una respuesta de hasta 0.5 s.
  • No descartar la rampa y el pico al calcular el μk.
  • Tiempo de reposo sin control: infla el pico; la ISO 8295 fija 15 s.
  • Usar el tramo dentado de stick-slip para el μk.
  • No identificar las caras ni la combinación (1/1, 2/2, 1/2; película contra película o película contra metal).
  • Ignorar la edad de la película y la migración del aditivo deslizante.
  • Acondicionamiento corto, por debajo de las 16 h de la ISO 8295 o de lo previsto en la ASTM D618.
  • Olvidar el error de inercia: en la ISO 8295 eleva el μ en cerca de 0.005, o 2.5 % de un μ de 0.2.

Cómo hacer el ensayo en la máquina universal Biopdi

En Biopdi, el ensayo de coeficiente de fricción se hace en la máquina universal de ensayos con el dispositivo de coeficiente de fricción conforme a ASTM D1894: la mesa horizontal con el trineo y la polea se monta en lugar de las mordazas, el travesaño arrastra el trineo a velocidad constante y la celda de carga mide la fuerza. El panel de abajo muestra la máquina, la función de cada parte en el ensayo de fricción y el dispositivo utilizado.

La máquina universal en el ensayo de coeficiente de fricción

La línea M2 tiene modelos de columna simple, de 200 N a 10 kN, y de columna doble, de 5 kN a 1,000 kN. Cada parte de la máquina cumple una función en el ensayo:

Máquinas universales de ensayos M2 de Biopdi de columna simple (MBIOI-10-M2, 10 kN) y columna doble (MBIOII-50-M2, 50 kN)
  1. Travesaño móvil arrastra el trineo a velocidad constante
  2. Celda de carga pequeña, para fuerzas de pocos newtons
  3. Dispositivo de fricción mesa horizontal, trineo y polea
  4. Trineo 200 g y 63.5 mm en la ASTM D1894
  5. Software BioLab pico estático, promedio cinético y reporte
  6. Panel y paro de emergencia posiciona y detiene el ensayo

Dispositivos para el ensayo de coeficiente de fricción

El dispositivo de abajo se monta en la misma máquina, en lugar de las mordazas:

Dispositivo Biopdi para la determinación del coeficiente de fricción conforme a ASTM D1894
Dispositivo de coeficiente de fricciónconforme a ASTM D1894Se monta en lugar de las mordazas, en la misma máquina universal.

Para películas, cintas y papeles, el modelo indicado es la máquina universal portátil MBIOI-1P-M2, de 200 N a 1 kN, con celdas de carga de 50 N a 1 kN. El rango de velocidad cubre los 150 mm/min de la D1894 y los 100 mm/min de la ISO 8295, y el software BioLab calcula el pico estático y el promedio cinético en la ventana definida por el operador, con reporte y exportación de la curva. El reporte debe indicar la norma, las caras en contacto, la masa del trineo, la velocidad, el acondicionamiento y la edad de la película.

Ejemplo resuelto: selección de la celda de carga

En el ensayo del ejemplo, las fuerzas quedan por debajo de 1 N (pico de 0.78 N). Compare una celda de 1 kN con una de 50 N.

  • 0.78 N es el 0.078 % de 1 kN y el 1.56 % de 50 N.
  • Con la celda de 1 kN, la fuerza medida queda muy por debajo de la parte baja del rango de uso. La clase de exactitud de la verificación según la NM ISO 7500-1 (adopción de la ISO 7500-1 en Brasil) solo es válida dentro del rango verificado de la celda, así que la medición pierde confiabilidad.
  • Respuesta: usar la celda más pequeña que cubra la fuerza máxima con margen, aquí la de 50 N, con adquisición rápida para capturar el pico estático.

La misma máquina hace la tracción de películas y cintas y el pelado de adhesivos, cambiando solo el dispositivo. Para configurar la máquina para su material, solicite una cotización.

Otros ensayos y referencias técnicas

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la fórmula del coeficiente de fricción?

μ = Fat / N: la fuerza de fricción dividida entre la fuerza normal. Como es la razón entre dos fuerzas, no tiene unidades. En el ensayo de películas, el estático es el pico de fuerza dividido entre el peso del trineo (m·g) y el cinético es la fuerza promedio durante el deslizamiento dividida entre el mismo peso, como lo definen la ASTM D1894 y la ISO 8295.

¿Qué significa un coeficiente de fricción de 0.4?

Que se necesita una fuerza tangencial igual al 40 % de la fuerza normal para vencer la fricción. Un objeto de 10 kg en el piso requiere unos 39 N. El mismo valor corresponde a una rampa de 21.8°, donde el objeto empieza a resbalar, porque tan 21.8° = 0.4.

¿Qué significa un COF de 0.4 a 0.7 en película plástica?

Es un COF alto, por encima de 0.40 en la clasificación que usa la industria de películas (Plastics Engineering, 2025). Es típico de película sin aditivo deslizante o con cara externa antiderrapante, y puede atorar la película en máquinas de envasado.

¿Cómo calcular la fuerza de fricción (Fat)?

Fat = μ·N. En el plano horizontal, N = m·g; en el inclinado, N = m·g·cos θ. Ejemplo: un bloque de 10 kg con μk = 0.4 en el plano horizontal tiene Fat = 0.4 × 98.1 = 39.2 N durante el deslizamiento.

¿Cuál es la diferencia entre fricción estática y cinética?

La estática impide el inicio del movimiento y crece con la fuerza aplicada hasta el máximo μs·N; la cinética (o dinámica) actúa durante el deslizamiento y vale μk·N. En general μs es mayor que μk (acero contra acero en seco: 0.5 a 0.8 contra 0.42), pero hay excepciones, como los materiales de freno.

¿El coeficiente de fricción puede ser mayor que 1?

Sí. Metales limpios e iguales pasan de 1 por la adhesión entre las caras: aluminio contra aluminio en seco tiene un coeficiente estático de 1.05 a 1.35. No existe un límite teórico en 1.

¿Cómo medir el coeficiente de fricción en laboratorio?

Se arrastra un trineo de masa conocida sobre la probeta a velocidad constante y se registra la fuerza, en una máquina universal con dispositivo de fricción. Para películas plásticas, las normas son la ASTM D1894 (150 mm/min) y la ISO 8295 (100 mm/min). También existen el plano inclinado (TAPPI T 815) y el perno sobre disco (pin-on-disk, ASTM G99).

¿Cuál es la diferencia entre ASTM D1894 e ISO 8295?

Ambas usan un trineo de unos 200 g en el plano horizontal, pero la D1894 arrastra a 150 ± 30 mm/min y promedia el cinético en al menos 130 mm, mientras que la ISO 8295 arrastra a 100 ± 10 mm/min, usa un resorte para el estático y fija 15 s de reposo. Los resultados no son intercambiables: el reporte debe indicar la norma.

¿Cómo encontrar el coeficiente de fricción en el plano inclinado?

Se inclina el plano hasta que el bloque empieza a deslizarse y se calcula μs = tan θ. La TAPPI T 815 usa este principio para materiales de empaque. El método da solo el coeficiente estático.

¿Qué es el stick-slip en el ensayo de fricción?

Es el dentado regular en la curva de fuerza, con el trineo alternando entre pegarse y resbalar. La ISO 8295 no acepta el tramo oscilante para el coeficiente dinámico y pide repetir la medición con una unión rígida en lugar del resorte.

¿Qué COF necesita una película para máquina de envasado?

En máquinas VFFS, la referencia del mercado es de 0.200 a 0.300 en la cara interna y de 0.300 a 0.400 en la externa, con el lado de afuera más alto (Viking Masek, 2020). El valor correcto depende de la máquina y debe acordarse con el fabricante del equipo.

¿Existe una norma brasileña de coeficiente de fricción?

Sí. La ABNT NBR 16919:2020 (norma brasileña de placas cerámicas: determinación del coeficiente de fricción) mide el coeficiente de fricción dinámico de placas cerámicas para piso. Para películas plásticas se usa la ASTM D1894 o la ISO 8295.

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