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Universidad Veracruzana FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA. ENSAYOS TRIBOLÓGICOS. Dr. Andrés López Velázquez andlopez@uv.mx. Índice. Introducción Beneficios de la tribología Ensayos tribológicos Desarrollo experimental en tribología Tribómetros Ejemplos. INTRODUCCIÓN.

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Universidad Veracruzana FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

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Presentation Transcript


Universidad VeracruzanaFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

ENSAYOS TRIBOLÓGICOS

Dr. Andrés López Velázquez

andlopez@uv.mx


Índice

  • Introducción

  • Beneficios de la tribología

  • Ensayos tribológicos

  • Desarrollo experimental en tribología

  • Tribómetros

  • Ejemplos


INTRODUCCIÓN

El desgaste de los materiales ha estado presente desde el

mismo momento en que se da inicio a la construcción de

los primeros mecanismos mecánicos; la tribología, que

no es más que la evaluación del desgaste de los

materiales ha tomado vital importancia tanto a nivel

industrial como académico.


Tribología


  • La palabra tribología se deriva del griego “TRIBOS” que significa “ROZAMIENTO”. Y la investigación en este campo abarca sistemas en donde ocurre:

  • Desgaste debido al rozamiento entre dos superficies. (desgaste adhesivo).

  • Entrada de partículas en el punto de contacto.(desgaste de tres cuerpos).


DEFINICION

Ciencia que estudia la fricción, el desgaste y la Lubricación que tienen lugar durante el contacto entre superficies sólidas en movimiento.


La tribología se centra en el estudio de tres fenómenos:


1.- La fricción entre dos cuerpos en movimiento:

definida como la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamiento que experimenta un cuerpo sólido al moverse sobre otro.


2.-El desgaste como efecto natural de este fenómeno:

  • El desgaste es el daño de la superficie por remoción de material de una o ambas superficies sólidas en movimiento relativo.


3.-La lubricación como un medio para reducir el desgaste:

  • La lubricación consiste en la introducción de una capa intermedia de un material ajeno entre las superficies en movimiento.


Beneficios de la Tribología

  • Aumento de la Productividad

  • Reducción de fallas mecánicas en los equipos.

  • Mayor Confiabilidad en los Procesos

  • Incremento en la vida útil de los equipos

  • Mayor eficiencia

  • Reducción de Costos

  • Reducción del desgaste en equipos

  • Reducción del Consumo de Energía por disminución de la fricción. 


¿Por qué realizar ensayos tribológicos?

Es importante considerar las pérdidas económicas que se presentan debido al desgaste de materiales. Para minimizar los costos de desgaste, es necesario analizarlo. Uno de los factores determinantes para realizar un estudio sobre el desgaste, es la velocidad de desgaste.


Objetivo de los ensayos tribológicos

  • La investigación fundamental en los mecanismos básicos de la fricción y el desgaste.

  • La investigación aplicada para resolver problemas de fricción y desgaste específicos de la industria y la medicina.


Efectos de la velocidad de deslizamiento contra la razón de desgaste


Problemas específicos de desgaste


Problemas específicos de desgaste


INCONVENIENTES:

Uno de los principales inconvenientes generados en el campo de la tribología es la dificultad de reproducir con exactitud las condiciones de servicio en el laboratorio. Ante un problema de desgaste es necesario elegir entre las diferentes configuraciones de ensayo disponibles, tratando de emular al máximo las condiciones reales. Pero este objetivo es difícilmente alcanzable, puesto que las variables y condiciones de servicio son tan particulares y concretas como posibles aplicaciones. Tampoco resulta práctico ni viable disponer de tantos dispositivos de ensayo como posibilidades reales, por lo que el problema se traslada a conseguir la configuración más extrapolable posible.


Desarrollo experimental aplicado a la tribología


TRIBÓMETROS


  • Un tribómetro es un equipo mediante el cual se puede determinar la resistencia al desgaste de un material cuando se pone en contacto con otro y existe movimiento relativo entre ellos, en un determinado medio.


Las investigaciones tribológicas y los avances

tecnológicos de métodos que permitan simular los

diferentes mecanismos de la fricción y el desgaste, han

hecho posible la construcción de los tribómetros, de

acuerdo a cada sistema de desgaste y dentro de los que se destacan:


Máquina de Cilindros CruzadosASTM- G83


Máquina de Perno contra DiscoASTM G-99


Máquina Arena Seca - Disco VulcanizadoASTM G 65


  • ANÁLISIS TRIBOLOGICO DE LOS ACEITES LUBRICANTES UTILIZADOS EN EL TURBOGENERADOR DEL INGENIO MAHUIXTLÁN, VER.


  • Se sometieron las probetas a condiciones de carga y velocidad constantes de: 50 N y 800 rpm, respectivamente. Para cada lubricante, se corrió un ensayo, con una duración total de 7.5 horas, obteniendo 15 lecturas de desgaste; una cada 30 minutos. Esto, con el fin de contar con un número de datos suficiente que arrojaran resultados significativos.


Resultados


Resistencia de película


Desempeño Anti desgaste


Minilab 5200


Análisis tribológico del Acero AISI SAE 1045


Resultados experimentales


Resultados

Desgaste obtenido en primer grupo de probetas bajo las siguientes condiciones: 300 RPM - 20 N – tiempo constante


Resultados

Desgaste obtenido en segundo grupo de probetas bajo las siguientes condiciones: 300 RPM - 50 N – tiempo constante


Resultados

Desgaste obtenido en segundo grupo de probetas bajo las siguientes condiciones: 800 RPM - 20 N – tiempo constante


Resultados

Desgaste obtenido en segundo grupo de probetas bajo las siguientes condiciones: 800 RPM - 50 N – tiempo constante


Análisis de los resultados mediante StatGraphics


W = 0,0135821 - 0,0000274365*V - 0,000720474*P + 0,00000345347*V*P

Ecuación de correlación

  • R cuadrada = 97,9623 %

  • o


  • Validación de resultados


    Ensayos adicionales

    Condiciones de prueba: carga de 30N y velocidad de 500 RPM constantes, 16 periodos de tiempo de 10 minutos y en seco.


    Ensayos adicionales

    Condiciones de prueba: carga de 30N y velocidad de 500 RPM constantes, 11 periodos de tiempo de 10 minutos y lubricada.


    Caracterización tribológica del par bronce S.A.E 64 –acero AISI-4140 en un contacto anillo-bloque


    Alimex-1 se distingue por su excepcional estabilidad mecánica, alto punto de gota y su resistencia al agua y a la corrosión. Alimex-1 es una grasa de alto rendimiento de complejos de sulfonatos de calcio. Esta tecnología es superior a otras grasas más ricas de alta temperatura como complejos de litio, de aluminio y las grasas de poliurias.


    • La S-350 es una grasa de alto rendimiento basada en sulfonato de calcio para aplicación automotriz, industrial y naval. Ofrece una excelente estabilidad mecánica, gran capacidad de resistencia a la carga, al agua, a la oxidación, el óxido y al calor. No contiene metales pesados ni otros contaminantes que dañen el medio ambiente.


    • Top 5 es una grasa de alto impacto con propiedades muy fibrosas. Altamente adhesiva a los metales, incluso bajo extremas condiciones de lavado con agua y de elevadas temperaturas.


    Desempeño Tribológico de las dif. Grasas y sin lubricación.


    Comparación de desgaste con lubricación y sin lubricación.


    FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA, XALAPA

    UNIVERSIDAD VERACRUZANA

    Laboratorio de Tribología

    Encargado:

    Dr. Andrés López Velázquez

    andlopez@uv.mx

    andreslv2000@yahoo.com

    andreslv66@hotmail.com


    Líneas de Investigación:

    Desarrollo de Tecnología Tribológica

    Caracterización Tribológica de Materiales, lubricantes y aditivos.

    Modelación y Simulación Tribológica por computadora


    1.- Desarrollo de Tecnología Tribológica

    Tribómetro Pin/Disco

    ASTM G99

    Tribómetro Arena Seca/Disco Vulcanizado ASTM G65


    1.- Desarrollo de Tecnología Tribológica

    Máquina Deslub

    ASTM D5182

    Tribómetro de Cilindros cruzados

    ASTM G83


    1.- Desarrollo de Tecnología Tribológica

    Máquina Timken

    ASTM D2782

    Tribómetro de Cilindros Frontales


    Tribómetro Multiespecimen


    2.- Caracterización Tribológica de Materiales

    Desgaste = 102.661 - 0.0191138*P - 0.256529*V + 0.000259083*P*V


    Análisis de Rugosidad de Superficies en contacto Tribológico.


    Caracterización Tribológica de Lubricantes

    Resistencia

    de película

    Análisis de Viscosidad


    3.- Modelación y Simulación Tribológica por computadora


    Proyectos de Investigación Aprobados:


    Proyecto de Investigación Aprobado: FOMIX CONACYT-GOB. VER

    “Desarrollo de tecnología tribológica y de nuevos materiales, que reduzcan el desgaste en piezas mecánicas y la contaminación ambiental”.

    Etapas:

    • Diseño del tribómetro (31-Oct-2010)

    • Construcción e Implementación del tribómetro (Nov-2010-Mar-2011)

    • Instrumentación Electrónica y Digitalización del tribómetro (Ago-2011- Feb-2012)

    • Operación y Calibración del tribómetro (Feb-2012-Jun-2012)


    Proyecto de Investigación Aprobado: PROMEP 2010

    “Obtención y caracterización mecánico-tribológica de un material compuesto de aluminio reforzado con partículas de un material obtenido a partir de desechos avícolas”.

    Etapas:

    • Marco Teórico de los Materiales Compuestos

    • Evaluación de posibles materiales a utilizar

    • Obtención de los materiales compuestos

    • Caracterización de los nuevos materiales compuestos


    Por su atención

    gracias


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