Tribología - ASME

8/17/2019 Tribología - ASME

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3Ing. Omar Linares

Disciplinas como la física, química, matemáticasaplicadas, mecánica de sólidos, mecánica de fluidos,

termodinámica, transferencia de calor, ciencia demateriales, reología, lubricación, diseño de

máquinas, desempeño y confiabilidad tienen unrelacionamiento permanente con esta ciencia.

Historia y Desarrollo

4Ing. Omar Linares

•Uso de la rueda desde el 3500 A.C.•Los egipcios tenían el conocimiento de la fricción y los

lubricantes.

•Movimiento de grandes bloques.•Para realizar esta tarea utilizaban agua o grasa animal comolubricante.



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5Ing. Omar Linares

Leonardo Da Vinci, dedujo las leyes que gobernaban elmovimiento de un bloque rectangular deslizándose sobre una

superficie plana, también fue el primero en introducir el conceptodel coeficiente de fricción.


En 1699 Guillaume Amontons redescubrio leyes del deslizamiento

Posteriormente Charles Coulomb, Robert Hooke, Isaac Newton

6Ing. Omar Linares

Fundamentos de la Tribologia

La Tribología se centra en el estudio de tresfenómenos:

1. la fricción entre dos cuerpos en movimiento,

2. el desgaste como efecto natural de estefenómeno y

3. la lubricación como un medio para evitar lasanteriores


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7Ing. Omar Linares

Fricci FriccióónnLa fricción, resistencia al movimiento durante el deslizamiento o

rodamiento que experimenta un cuerpo sólido al moversetangencialmente sobre otro con el cual esta en contacto. La fuerzatangencial de resistencia que actúa en una dirección directamenteopuesta a la dirección del movimiento se conoce como fuerza de

fricción.


8Ing. Omar Linares

Desgaste DesgasteEs el daño de la superficie o la remoción de material de una o ambassuperficies sólidas en movimiento relativo, ya sea por deslizamiento,

rodamiento o impacto.



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9Ing. Omar Linares

Lubricaci Lubricacióónn


10Ing. Omar Linares

Las pérdidas resultantes de la ineficacia en tribología en los Estados Unidosrepresentan aproximadamente el 6% del total del PIB ($200 billones de dólares por

año en 1986), y aproximadamente un tercio (33.3%) de los recursosenergéticos mundiales existentes se pierden en forma de fricción.

Según Jost (1986),

El Reino Unido podría ahorrar aproximadamente 500 millones deeuros al año,

Estados Unidos ahorraria hasta 16 billones de dólares al año utilizandomejores prácticas tribológicas.

Significado de la Tribología en la Industria


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15Ing. Omar Linares

Diagrama de barras

mostrando el coeficiente de

friccion para varios

regimenes de lubricacion

Coeficientes de Fricción para variosregimenes de Lubricación

16Ing. Omar Linares

Perfil de una superficie que muestra

la variacion de la altura en relacion

con una linea media de referencia

Regimenes de desgaste

Tasa de Desgaste de los regimenes de Lubricacióncomo función de la carga de operación


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17Ing. Omar Linares

b) Distribucion de presion en contactoelipsoidal Adaptada de Hamrock and Brewe (1983)

Geometria de solidos elasticos en contactoa) Geometria indeformada de solidos

en contacto no concordantes

18Ing. Omar Linares

La Fricción

Fuerza que resiste el movimiento relativo entre lassuperficies en contacto.

a) Por rodamiento b) Por deslizamiento

Coefficientof Friction

Self-matedmetals in air µGold Silver TinAluminumCopper IndiumMagnesiumLead CadmiumChromium

2.50.8-1

10.8-1.20.7-1.4

20.51.50.50.4

Pure metals andalloys sliding on steel (0.13%carbon) in air µSilver AluminumCadmiumCopper ChromiumIndiumLead Copper - 20%lead White metal (tin based)White metal (leadbased)α-brass(copper-30¼zinc)

Leadedα/β brass(copper-40%zinc)Gray cast ironMildsteel (0.13%carbon)

0.50.50.40.80.521.20.20.80.50.5

0.20.40.8

[Adapted from Hutchings (1992)]


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19Ing. Omar Linares

Simulacion de Desgaste porFatiga

Simulacion de Desgaste Adhesivo

El Desgaste

20Ing. Omar Linares

Pérdidas deEnergía y otraspropiedades


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21Ing. Omar Linares

Radiador y Aceite

33 %

30 % 30 %

7 %Escape

Aire

Fuerza

El motor como caso de estudio

22Ing. Omar Linares

NOx (g/hp-Hr)NONOxx (g/hp(g/hp--Hr)Hr)

000

444

888

121212 10.710.7

6655

0.200.20

Año:AAññoo::

API:API:API:

‘88‘‘8888 ‘90‘‘9090 ‘95‘‘9595 ‘99‘‘9999 ‘02‘‘0202 ‘07‘‘0707

CECECE CF-4CFCF--44 CG-4CGCG--44 CH-4CHCH--44 CI-4CICI--44 PC-10PCPC--1010

222

10.710.7

6655

0.200.20

444

Estudio de la Emisiones deNOx al medio ambiente (EPA)


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23Ing. Omar Linares

2

5 5

8

12

15

00

44

88

1212

1616

CDCD CECE CF-4CF-4 CG-4CG-4 CH-4CH-4 CI-4CI-4 API: API:

Numero de Pruebas API para CalificarNumero de Pruebas API para Calificar

L a C a

l i d a d d

e l A c e i

t e A u m

e n t a

CI-4 Sobre Pasa todas las normas Anteriores

24Ing. Omar Linares

Sistema de Enfriamiento de un MCI

Motor frMotor frí í oo

El refrigerante recircula dentro del bloqueEl refrigerante recircula dentro del bloque

Motor calienteMotor caliente

El refrigerante pasa por el termostato hacia elEl refrigerante pasa por el termostato hacia el

radiador y de nuevo al bloque del motorradiador y de nuevo al bloque del motor


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25Ing. Omar Linares

LA CAVITACION

Consecuencias

26Ing. Omar Linares

1. Formaci1. Formacióónn

de burbujasde burbujas

2. Inicio del2. Inicio del

colapsocolapso

3. La implosi3. La implosióónndisipa energdisipa energííaasobre la pared delsobre la pared delcilindrocilindroremoviendo laremoviendo lapelpelíícula de oxidocula de oxido

4. Eventualmente4. Eventualmentese forma Erosise forma Erosióón yn ypicado sinpicado sinprotecciproteccióón den deaditivosaditivos

CAVITACICAVITACIÓÓNNEtapas de la remoción de partículas


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27Ing. Omar Linares

CAVITACION: Camisa humeda

(Ataque severo)

28Ing. Omar Linares

Corrosión: Mecanismo de accion( Tecnologia Convencional )

Mecanismo de acción: Tecnología Convencional

Electrolito

Metal

Sitioanódico

Áreacatódica

e-e-

e-

Capa protectora químicamente

absorbida: Sales insolublesinhibidoras de metales

Q


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29Ing. Omar Linares

Electrolito

METAL

Sitioanódico Área

catódica

e-e-

e-

H+

H+H2

Inh

Q Q Q

InhInh

CORROSION: USO DE CARBOXILATOS:

Tecnología Nueva

30Ing. Omar Linares

00 2020 4040 6060 8080 100100

Concentración de Glicol, peso%

0

--2020

--4040

--6060

--8080

Máx.. protección -68°C

-23 °C

T e m p e r a t u r a

( ° C ) 33% Glicol= Protección

Anti congelamiento -20°C

Protección a la Corrosion


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33Ing. Omar Linares

Importancia del Grado de Viscosidad

Video

34Ing. Omar Linares

Curvas de Viscosidad Vs Temperatura

Curva de Viscosidad

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1400.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Temperatura Celsius

V i s c o s i d a d

c S t SAE 5W-20

SAE 5W-30

SAE 10W-30

SAE 15W-40


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35Ing. Omar Linares

Propiedades para el Coeficiente de Friccion,

Pelicula de aceite y Desgaste

No hay películapor falta develocidad oviscosidad

Desgastecontrolado poraditivos EP yviscosidad

Desgaste

Grosor de Película de aceite

Coeficiente de Fricción

Arranque, carga de choque, parada, Arranque, carga de choque, parada,

velocidad baja o intermediavelocidad baja o intermediaVelocidad altaVelocidad alta

Lubricación

Hidrodinámica

36Ing. Omar Linares

Horas de uso

Condiciones del aceite

Reserva de aditivos

Caracter Caracter íísticas delsticas del AnalisisAnalisis Espectro quEspectro quíímicomico


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37Ing. Omar Linares.

Pitting dientes ocasionado por falla en

lubricación y desbalanceo

38Ing. Omar Linares

Aditivos Dispersos y Contaminación enLubricantes


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39Ing. Omar Linares

Temperatura

Normal

Con la cantidad correcta, en 6 horas de trabajo la temperatura retorna a lo normal.

Comportamiento de Grasas en F(t)

40Ing. Omar Linares

Ajuste Pobre 16%

Del total de fallas prematuros están causadas (fuerzabruta, métodos inadecuados de operación, etc).

Lubricación Pobre 36%Debida a una incorrecta especificación y una inadecuada

lubricación.

Contaminación 14%

Son atribuidas a fallas prematuras debidas a contaminaciones

varias.

Fatiga 34%

Presentadas en maquinas sobrecargadas o con servicio

incorrecto.

Fallas en Elementos Rodantes


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41Ing. Omar Linares

La Tribología Productiva

42Ing. Omar Linares

Efectos de su adecuadaImplementación


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43Ing. Omar Linares

Curva típica de desgaste

44Ing. Omar Linares


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45Ing. Omar Linares

Uso del RCA para el diagnóstico

del árbol de fallas

Desgaste desigual de Engranaje

Desgaste de Eje o Rodamiento

Lubricante Inadecuado

Viscosidad Incorrecta

Aditivos Incorrectos

Deteriorado

Contaminado

Temperatura

Baja

Alta

Índice de Viscosidad Bajo

Cizallamiento

Insuficiente Protección EP

Incompatibilidad con metales

Tiempo de uso por su calidad

Oxidación

Agua

Tierra

Gases o residuos de producción

Del Ambiente

Del Proceso

Deterioración de Aditivos

Oxidación

Filtros y Respiradero

Retenes

Exceso de uso

Contaminación

46Ing. Omar Linares

Desgaste desigual de Engranaje

Desgaste de Eje o Rodamiento

Lubricante Inadecuado

Contaminado

Agua

Tierra

Gases o residuos de producción

Del Ambiente

Del Proceso

Filtros y Respiradero

Retenes

Uso del RCA para el diagnóstico de fallas


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47Ing. Omar Linares

Resumen

Todas las herramientas son diseñadas para la

mejora de la confiabilidad de equipos. Entre la

más importante esta la Tribología.

De la importancia que otorguemos a nuestros

procesos..estas herramientas nos reportaránbeneficios

48Ing. Omar Linares

Oportunidades

• Relacionamiento entre Universidades (USFX) con ASME BOLIVIA

• Desarrollo Short Courses (Cursos Cortos)• Cursos Postgrados en Ingeniería de Mantenimiento / Mecánica y

(Diplomado y Maestría) con aval ASME EEUU.

• EMCI (Programa de Certificación Internacional en Gerenciamiento

de la Ingeniería) en Español en Bolivia.

• Avance del programa Mentor-Young Engineers

• Creación de la Sección Estudiantil ASME USFX y posible convenio

para desarrollar cursos ASME en Sucre.


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49Ing. Omar Linares

Ing. Omar Linares

Vice Chairman, ASME BOLIVIAN SECTION

Carretera al Norte Km. 6Tel. 591 344 2233, Cel. 591 716 52853

Fax. 591 342 6193

email: [email protected]

[email protected]

Santa Cruz - Bolivia

………FIN

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