Desgaste en Elementos Mecanicos

Índice Introducción ........................................................................................................................... 3 Antecedentes ...................................................................................................................... 3 Objetivos ............................................................................................................................. 3 Desarrollo ............................................................................................................................... 4 ¿Qué es el desgaste? .......................................................................................................... 4 Causas y consecuencias que genera el desgaste en elementos mecánicos ...................... 5 Desgaste Abrasivo .......................................................................................................... 5 Desgaste adhesivo .......................................................................................................... 6 Desgaste corrosivo ......................................................................................................... 6 Desgaste por erosión ...................................................................................................... 7 Desgaste por cavitación .................................................................................................. 7 Desgaste por impacto ..................................................................................................... 8 Desgaste por fatiga ......................................................................................................... 9 Desgaste por fretting ...................................................................................................... 9 Desgaste oxidativo........................................................................................................ 10 Soluciones para disminuir el desgaste ............................................................................. 10 Resultados y Discusiones ...................................................................................................... 12 Referencias ........................................................................................................................... 13

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Introducción Antecedentes El desgaste tiene sus comienzos desde que se crearon los primeros objetos utensilios y a medida que avanzo la evolución del ser humano también lo hicieron los mecanismos hasta volverse maquinas más complejas las cuales con más f recuencia presentaban desgaste por una u otra razón. Este fenómeno al igual que la corrosión y la fatiga, es una de las formas más importantes de degradación de piezas, elementos mecánicos y equipos industriales. El desgaste puede ser definido como el daño superficial sufrido por los materiales después de determinadas condiciones de Trabajo a los que son sometidos. Este fenómeno se manifiesta por lo general en las superficies de los materiales, llegando a afectar la subsuperficie. El resultado del desgaste, es la pérdida de material y la subsiguiente disminución de las Dimensiones y por tanto la pérdida de tolerancias.

Objetivos 

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¿Qué es el desgaste? Causas y consecuencias que genera el desgaste en elementos mecánicos Soluciones para disminuir el desgaste

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Desarrollo El análisis del desgaste es complejo interviniendo factores como la composición de la superficie, la dureza y tenacidad así como su composición química, modo y tipo de carga, distancia recorrida, corrosión y erosión, etc. La fricción es la causante la mayoría de las veces ya que tiene 2 efectos negativos: el calor y el desgaste. Estos factores se presentan a través de las fallas que ocasionan aunque regularme no suelen ser fallas violentas, pero traen como consecuencia otros factores que conducen al reemplazo de los componentes y la falla total de las maquinas. Algunas de las consecuencias causadas por el desgaste son: 

Reducción de la eficiencia de operación.

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Perdida de potencia por fricción.

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Incremento del consumo de lubricantes.

Todas estas causas como se mencionó anteriormente conducen al reemplazo de componente y en los peores casos a la falla total de una maquina dejándola obsoleta.

¿Qué es el desgaste? Es el daño que se provoca en una superficie sólida, por un medio sólido, líquido o gaseoso en contacto con esta, por el arranque de pequeñas partes del material, que provocan una pérdida de sección de la misma. En otras palabras, por una serie de efectos pequeñas partes de la superficie de la pieza, se van desprendiendo y hacen que la pieza cada vez quede más pequeña. El desgaste es un factor que afecta a toda máquina o elemento mecánico, si bien se ve los metales son muy resistentes y son los más utilizados en la industria, también son susceptibles a sufrir desgastes o en el peor de los casos a dañarse totalmente generando la pérdida del elemento mecánico a causa de los dif erentes tipos de desgaste A continuación se mencionaran las causas y consecuencias que genera el desgaste así como los diferentes tipos de desgastes.

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Causas y consecuencias que genera el desgaste en elementos mecánicos Existen varios tipos de causantes de fallas en los elementos mecánicos pero los más comunes son: 

Desgaste abrasivo

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Desgaste adhesivo

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Desgaste por impacto

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Desgaste por corrosión

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Desgaste por erosión

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Desgaste por cavitación

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Desgaste por fatiga

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Desgaste por fretting

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Desgaste oxidativo

A continuación se dará una pequeña descripción de cada una de las causas y consecuencias que ocasionan los diferentes tipos de desgaste.

Desgaste Abrasivo El desgaste por abrasión, es el más común en la industria, se define como la acción de corte de un material duro y agudo a través de la superficie de un material más suave. Tiende a formar ralladuras profundas cuando las partículas duras penetran en la superficie, ocasionando deformación plástica y/o arrancando virutas.

Figura 1. Desgaste abrasivo

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Desgaste adhesivo El desgaste adhesivo, también llamado desgaste por fricción o deslizante, es una forma de deterioro que se presenta entre 2 superficies en contacto deslizante. Este desgaste es el segundo más común en la industria y ocurre cuando dos superficies solidad se deslizan una sobre la otra bajo presión. El aspecto de la superficie desgastada será de ralladuras irregulares y superficiales.

Figura 2. Desgaste Adhesivo

Desgaste corrosivo El desgaste corrosivo ocurre en una combinación de desgaste (abrasiva o adhesiva) y de un ambiente corrosivo. El índice de la perdida material puede ser muy alto debido a que los productos sueltos o flojos de la corrosión se desprenden fácilmente por el desgaste y se revela continuamente el metal fresco y que alternadamente puede volverse a corroer rápidamente. Los equipos industriales como tanques, ductos, codos, bombas, tolvas, centrifugas, colectores de polvo, cajas de ventiladores, tornillos extrusores y, en general, cualquier equipo o superficie pueden sufrir corrosión si se dan las condiciones de humedad, oxigeno, etc.

Figura 3. Desgaste corrosivo

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Desgaste por erosión Es producido por una corriente de partículas abrasivas, muy común en turbinas de gas, tubos de escape y de motores. La erosión tiene generalmente el aspecto de pequeños hoyos lisos. El ataque puede también exhibir un patrón direccional relacionado con la trayectoria tomada por el corroyente, al que igual que por movimientos sobre la superficie del metal. La erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc. De manera frecuente, aparece en bombas, mezcladores y tuberías, particularmente en curvas y codos. Las partículas en suspensión duras son también frecuentes causantes de problemas.

Figura 4. Desgaste por erosión

Desgaste por cavitación La cavitación o aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación, puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o más correctamente cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implotan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, aplastándose bruscamente hacia las burbujas) produciendo una estela de gas y arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno. 7

Este fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava golpeando en las diferentes partes de la máquina. Hay dos tipos de cavitación: 

Cavitación de succión

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Cavitación de descarga

Figura 5. Desgaste por cavitación

Desgaste por impacto Son las deformaciones producidas por golpes y que producen una erosión en el material. Este tipo de desgaste se puede presentar en muchas partes como en las llantas de los carros, amortiguadores, cajas de dompes, bandas transportadoras, etc.

Figura 6. Desgaste por impacto 8

Desgaste por fatiga El desgaste por el mecanismo de fatiga es el resultado de esfuerzos cíclicos entre las asperezas de dos superficies en contacto. El coeficiente de fricción es factor determinante, ya que al estar las superficies lubricadas la adhesión es mínima, pero en sistemas con altos coeficientes de fricción, tendremos zonas de intensa deformación muy cercanas a la superficie, creando grietas superficiales y sub-superficiales.

Figura 7. Desgaste por fatiga

Desgaste por fretting Se debe a la existencia de movimientos oscilatorios de amplitud pequeña entre dos superficies en contacto. El mecanismo se presenta cuando se mantiene el sistema sometido a un gran número de ciclos. Fretting ocurre cuando entre componentes que tienen como función evitar el movimiento, un ejemplo son los sujetadores de presión.

Figura 8. Desgaste por fretting

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Desgaste oxidativo Se presenta en superficies metálicas bajo deslizamiento sin lubricación o poca lubricación, en presencia de aire u oxígeno. El calor por la fricción en contacto deslizante, en presencia de oxigeno provocan la oxidación acelerada. El desgaste oxidativo también se puede presentar bajo sistemas de deslizamiento lubricados, en donde el espesor de la película del lubricante se encuentre por debajo de los valores de la rugosidad de las superficies en contacto.

Figura 9. Desgaste oxidativo

Soluciones para disminuir el desgaste Hay que tener en cuenta algunos aspectos en consideración al intentar solucionar o combatir el desgaste, uno de ellos es en base a como ocurre el desgaste en las piezas o componentes, ya sea por picaduras, degradación y estriación. Otro aspecto muy importante es el mayormente utilizado, tomar en consideración las bases del mecanismo. Hay que tener en cuenta para prevenir y combatir el desgaste algunos puntos 

Mantener baja la presión de contacto

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Mantener lisas las superficies de rodamientos

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Mantener baja la velocidad de deslizamiento

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Usar materiales duros

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Asegurar bajos coeficientes de fricción

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Usar lubricantes

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Como ya es de saber toda máquina no debe operarse en condiciones de fricción seca, pues aunque los acabados de la superficie fueran nuevos incluso inmejorables, la degradación superficial sería tan rápida y severa que prácticamente no llegaría a funcionar, por eso es importante el uso de lubricantes ya que son una solución muy útil contra el desgaste de los elementos mecánicos, ya que el lubricante reduce sustancialmente la fricción, mejorando la situación de degradación de las superficies. Un dato a tomar es que aunque la lubricación sea muy útil contra el desgaste de los elementos de una maquina no supone la desaparición total del desgaste. Al realizar cambios en el diseño o seleccionando un material más resistente se logra evitar la erosión, la corrosión y oxidación se pueden prevenir manteniendo alejados o protegiendo los materiales que son susceptibles a estos tipos de desgastes lejos de áreas húmedas.

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Resultados y Discusiones Causas y consecuencias que genera el desgaste en elementos mecánicos Como ya se mencionó anteriormente en el desarrollo las causas y consecuencias que generan el desgaste mecánico son muchas que van desde desgaste por movimiento hasta desgaste causado por impacto o estancamiento. Algunas máquinas requieren ser lubricadas para prevenir el desgaste debido a las operaciones que realizan ya sea por movimientos de deslizamiento o que requieren girar. Algunas de las causas y consecuencias mencionadas están entrelazadas lo cual quiere decir que una causa tiene consecuencias y por lo tanto nos llevara a causar otra causa de desgaste, tal es el caso del desgaste de corrosión que al están una maquina en desgate abrasivo y adhesivo puede dar como consecuencia desgaste por corrosión.

Soluciones para disminuir el desgaste Las soluciones para disminuir el desgastes pueden ir desde limpiar la maquina con frecuencia, revisar si todos los componentes en movimiento están bien lubricados hasta la calidad de los materiales que se utilizan en la máquina. Es muy importante tomar medidas para cada tipo de desgaste si se quiere llegar a extender el tiempo de vida útil de una máquina, para ello hay que darle mantenimiento a cada elemento que la conforma pues si se descuida por un solo elemento la maquina puede quedar obsoleta

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Referencias 1. Desgaste de materiales: http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/desgaste.pdf  2. Fallas de los elementos mecánicos por desgaste: http://es.slideshare.net/rdaryocc/fallade-los-elementos-mecanicos-por-desgaste 3. Desgaste abrasivo: http://www.ecured.cu/index.php/Desgaste_abrasivo 4. como evitar la corrosión: http://www.fao.org/docrep/003/v5270s/v5270s08.htm 5. ¿Qué es el Desgaste? http://cadcamcae.wordpress.com/2008/11/17/%C2%BFque-es-eldesgaste/

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