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Desgaste Profesor: Luis Suárez Saa. Técnico Electromecánico. Técnico Universitario en Mecánica Automotriz. Ingeniero en Mantenimiento Industrial. Escuela.

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1 Desgaste Profesor: Luis Suárez Saa. Técnico Electromecánico. Técnico Universitario en Mecánica Automotriz. Ingeniero en Mantenimiento Industrial. Escuela Industrial Ernesto Bertelsen Temple. Fundación Diego Echeverría Castro. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

2 Desgaste El desgaste es la perdida progresiva del material de la superficie debido al movimiento relativo y del contacto de las superficies. Los distintos equipos tienen muchos componentes que se desgastan al hacer su trabajo, por lo que es necesario reemplazarlos periódicamente. Las piezas al interior de los componentes se desgastan más lentamente pues están protegidas. Cuando las condiciones de trabajo o del medio son anormales, las tasas de desgaste aumentan. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

3 Siete Tipos normales de Desgaste Existe 7 tipos de desgaste que explican las fallas de desgaste: Abrasión. Adhesión. Erosión. Erosión por Cavitación. Corrosión. Corrosión por frotamiento. Fatiga de material por tensión de contacto. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

4 Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

5 Desgaste por Abrasión El desgaste abrasivo, se debe imaginar como la acción de corte entre dos cuerpos. Las superficies dañadas como resultado, son cortadas, acanaladas o ranuradas. En el desgaste abrasivo entre dos cuerpos, dos superficies se deslizan una contra la otra. En el de tres cuerpos, partículas quedan atrapadas entre dos superficies que están en movimiento. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

6 Tipos de Desgastes Abrasivos Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

7 Partículas Abrasivas Son de cualquier tipo o tamaño. Son tan o más duras que las superficies que se desgasta. Ejemplo: Partículas de pintura, polvo, arena, suciedad, y virutas de metal. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

8 Características de la Superficie 1.Superficies Pulidas: La superficie parece espejo. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

9 2.La superficie Sanitada: Partículas abrasivas un poco más grandes (arena fina). Producen cortes y arañazos más grandes y dejan un acabado superficial bruñido. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

10 3.La superficie con Cortes y Ranuras: Partículas abrasivas duras y grandes (arena o residuos de maquinado) pueden producir arañazos y ranuras profundas. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

11 Otros Ejemplos Melladuras o abolladuras: Partículas que se incrustaron y que faltan o bien la superficie es dura (no hay incrustación), existe abolladura. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

12 Montaje Incorrecto: Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

13 Mala Alineación: Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

14 Pieza Doblada: Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

15 Desgaste por Adhesión El desgaste comienza Adhesivo cuando asperezas o puntos elevados muy pequeños en superficies móviles hacen contacto entre ellos, generando calor de fricción hasta que uno de los puntos elevados se adhiere al otro y se separa de la superficie original. Por ser puntos pequeños, este proceso se llama soldadura microscópica. Si se continua la operación del componente, el contacto de la superficie aumenta y áreas más amplias pueden fundirse y adherirse. Las temperaturas de adhesión se pueden alcanzar rápidamente con cargas elevadas. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

16 Soldadura Microscópica y Macroscópica Las superficies entran en contacto físico. Puntos elevados y pequeños hacen contacto, generan calor y se sueldan microscópicamente. Al faltar lubricante se acumula el calor produciéndose un fundido y adhesión generalizado. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

17 Características de la Superficie 1.Pulido: En la fase inicial se observa pulido de la superficie y aumento de la reflectividad de la luz. Las superficies se hacen más lisas (suele ser normal al asentarse la piezas nuevas). Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

18 2.Decoloración y Adhesión: Fase intermedia, se observa: Raspaduras, rayaduras, decoloración y adhesión. Secciones grandes de la superficie pueden alcanzar la temperatura de fusión, adherirse y separarse de la superficie original. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

19 3.Deformación Plástica: En la fase más avanzada, debido a la alta temperatura, existe deformación plástica. Los dientes de este engranaje alcanzaros temperaturas elevadas, ablandándose, perdiendo resistencia y deformándose. Existe también un color negro de revenido que es característico. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

20 4.Colores de Revenido: Los colores de revenido son causados por óxidos metálicos que producen una gama de colores desde amarillo dorado hasta azul claro; azul oscuro, gris y negro. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

21 5.Fracturas: Las fracturas son el resultado del desgaste adhesivo, debido a la debilitación de la pieza por la alta temperatura. El faldón de este pistón se calentó tanto que se fundió y adhirió a la camisa del cilindro. Las altas temperaturas redujeron la resistencia del faldón y se produjo una fractura. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

22 Ubicación del Desgaste Adhesivo La ubicación puede darle información del por qué ha ocurrido este tipo de desgaste. El desgaste adhesivo ocurre en las zonas de mayor contacto de fricción. Zonas de encaje muy ajustado, contacto mal alineado, cargas altas, lubricación marginal o altas temperaturas. En estas zonas las piezas se expanden cuando sube la temperatura, se reducen los espacios libres y zonas más amplias de la pieza sufren. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

23 Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

24 Condiciones que hacen posible el Desgaste Adhesivo 1.Problemas de Pieza y Montaje: Entre estos problemas se encuentran: Encaje interferencia, Superficies Rugosas, Maquinado inapropiado. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

25 2.Problemas de Lubricación: Bajo nivel de Lubricante. Lubricante inadecuado. Lubricante degradado. Lubricante demasiado caliente o demasiado frió. Conductos de lubricación mal perforados o atorados. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

26 3.Velocidad Excesiva: Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

27 4.Carga Excesiva: Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

28 Desgaste por Erosión El desgaste por erosión ocurre cuando partículas en movimiento en un fluido chocan con las superficies que las rodean. El desgaste por erosión puede explicarse como una acción de impacto. Las partículas son arrastradas por el fluido. Al cambiar la dirección en que se mueve el fluido, las partículas golpean contra esquinas y restricciones, causando daño en la superficie. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

29 Erosión Las partículas pequeñas y duras que se mueven con rapidez, golpean las superficies circundantes a alta velocidad causando daño abrasivo. Los filtros y la frecuencia de cambio de estos, debe controlar el desgaste por erosión dentro de ciertos límites. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

30 Características de la Superficie Estas características depende del tamaño y dureza de las partículas erosivas. 1.Superficie Lisa: Partículas erosivas pequeñas generalmente producen una apariencia de superficie lisa. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

31 2.Rugosa: Partículas más grandes pueden producir superficies rugosas. Si las partículas son más grandes y tienen más energía de impacto, la superficie será más rugosa. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

32 3.Bordes Afilados: Partículas finas como el polvo, pueden afilar los bordes de piezas giratorias. Esta rueda de compresor tiene bordes muy afilados causados por desgaste por erosión. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

33 4.Áspera: Partículas de gran tamaño pueden impactar con severidad y causar características de superficie áspera. El extremo de los álabes de la rueda de este turbocompresor ha sido dañado debido al choque a alta velocidad de partículas de gran tamaño. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

34 5.Ubicación del Desgaste: La erosión ocurre cuando las partículas son obligadas a cambiar de dirección como por ejemplo en giros o restricciones Donde la velocidad de impacto sea mayor, la erosión será más importante. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

35 6.Bordes de Ataque: La hélice del motor de pesca tiene desgaste erosivo en los bordes de ataque están dañados porque las partículas están obligadas a cambiar de dirección repentinamente en esa posición. La erosión del patín de la bomba. Está situada en el resalto exterior de retención donde las partículas son detenidas repentinamente en su movimiento hacia afuera. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

36 7.Giros y Restricciones: El desgaste por erosión ocurre cuando se obliga a las partículas a cambiar de dirección. Donde la velocidad de impacto sea mayor, la erosión será más importante. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

37 Condiciones que hacen posible el Desgaste por Erosión La presencia de partículas erosivas. Las propiedades de estas partículas. Las propiedades de las superficies adyacentes. Las propiedades del fluido. La velocidad del impacto. La temperatura. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

38 Factores Variables Partículas pesadas. Partículas a alta velocidad. Fluidos calientes (velocidad de flujo mayor). Superficies adyacentes frías (probabilidad de desprendimiento). Partículas en el sistema por filtro roto (Inspeccionar). Reparación sucia. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

39 ¿Qué hacer si se debe investigas un filtro de máquina? ¿Se usó el filtro correcto? ¿Funcionó correctamente? ¿La erosión es debida a la severidad de la aplicación? ¿Hay presiones altas o restricciones? ¿Está el sistema contaminado? ¿Se necesita ayuda del laboratorio metalúrgico para identificar las partículas? Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

40 Desgaste por Erosión por Cavitación Es una acción de impacto de fluido que golpea las superficies y se produce por el colapso de las burbujas de vapor contenidas en el fluido que causan chorros a alta velocidad que la golpean. Esto sucede en zonas en que la presión aumenta repentinamente. Si el cambio de presión es repentino (violento) las burbujas se colapsan hacia adentro (implosión) enviando chorros de fluido a alta velocidad contra la superficie que pueden terminar por desprender parte de esa superficie (grietas superficiales). Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

41 Erosión por Cavitación Es similar a la acción de impacto en contra de una superficie, pero el que choca es el fluido. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

42 Desgaste por Corrosión Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. Una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

43 Tipos de Corrosión Corrosión Uniforme: Donde la corrosión o electroquímica actúa uniformemente sobre toda la superficie del metal Corrosión Galvánica: Ocurre cuando metales diferentes se encuentran en contacto, ambos metales poseen potenciales eléctricos diferentes lo cual favorece la aparición de un metal como ánodo y otro como cátodo, a mayor diferencia de potencial el material mas activo será el ánodo. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

44 Corrosión por Picaduras: Aquí se producen hoyos o agujeros por agentes químicos. Corrosión Inter granular: Es la que se encuentra localizada en los límites de grano, esto origina perdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos. Corrosión por Esfuerzo: Se refiere a las tensiones internas luego de una deformación en frío. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

45 En el caso de los aceros que en su estado natural es óxido de hierro, evidentemente trata de volver a su estado natural cambiándose con el oxigeno del ambiente y comenzando el proceso de oxidación natural si este no se protege convenientemente. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

46 La corrosión de este nivel de severidad reduce la resistencia de las uniones. El material falló a 150 PSI, cuando el material nuevo resiste hasta 400 PSI. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

47 Agujero a través de la soldadura resultante de la corrosión de ácido clorhídrico. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

48 Corrosión severa del estanque, a menudo es el resultado del agua acumulada dentro del área de contención. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

49 Existen muchas situaciones en la cuales se requiere de una capa protectora sobre la superficie de alguna pieza, estructura, piso, tubería, tanque, etc. Para protegerlos de un agente corrosivo. Se puede aplicar recubrimientos de fibra de vidrio con resinas de alta resistencia química sobre prácticamente cualquier superficie para protegerla de la acción de sustancias agresivas como lo son los ácidos. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

50 Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez Gold Galvanize (Inhibidor de Corrosión) Usado comúnmente para prevenir la oxidación superficial de la región soldada. Funciona como inmersión caliente en metales ferrosos para uso interior y exterior. Protege electroquímicamente a a los metales expuestos. Cobertura galvanizada enriquecida con zinc al 95%. Tres años de protección.

51 Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez Coolant ZM-G100 (Disolvente anti-corrosión) Este disolvente contiene un agente anti-corrosión de alta calidad para diversos materiales como son el cobre, aluminio y plástico. Material: Ethylene Glycol + agentes anti-corrosión. Peso: 500 ml. Punto de congelación: -9°C. Ciclo de renovación: 1 año.

52 Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez Protección contra corrosión en un vehiculo Las medidas de corrosión aplicadas a las carrocerías de un vehiculo incluyen la galvanización por inmersión, así como revestimiento de plástico en los pasos de rueda para prevenir daños por arena y grava proyectados desde las carreteras. Esto asegura que la rigidez estructural se mantenga constante a lo largo de la vida útil del vehiculo.

53 La corrosión debajo de aislantes térmicos es difícil de detectar porque están fuera de la vista. Una vez detectada, ya sea por pruebas de ultrasonido, infrarrojos, rayos X o simplemente una inspección visual, después de remover la camisa aisladora, el área afectada va a requerir de una solución que elimine este problema. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

54 Uno de los métodos mas eficaces para parar la corrosión y consiste en limpiar el metal con chorros de arena hasta alcanzar un metal blanco. Al aplicar el primario que inhibe la corrosión, se le aplica el acabado final el cual protege el primario y da estética al trabajo. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

55 En el mantenimiento integral de las instalaciones industriales, además de cuidar los aspectos estéticos, es fundamental conservar el material con sistemas larga duración, con el empleo de aplicación de pinturas y proyección de metalizados. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

56 Corrosión por Frotamiento Ocurre cuando dos superficies están en contacto y experimentan pequeñas amplitudes relativas al movimiento oscilatorio. El frotamiento produce destrucción de la capa pasiva por la cual el implante metálico alcanza su resistencia a la corrosión. Esta es común en placas, pasadores, tuercas y tornillos, las cuales pueden causar fracturas por fatiga. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez

57 Corrosión por Fatiga Es una falla por fractura del metal, que ocurre por la interacción combinada de reacciones electroquímicas y daños mecánicos. La resistencia a la corrosión por fatiga es un factor de consideración importante para elementos cargados mecánicamente o para metales usados en aplicaciones de movimiento cíclico. Normalmente puede que no ocurra la falla, pero se puede presentar el inicio de grietas desde imperfecciones, superficies dañadas, defectos diminutos, ataques químicos u otras causas. Mantenimiento Mecánico. Prof. Ing. Luis Suárez


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