Carrera Ingeniería Mecánica
Facultad de Ingeniería, Univ. Nac. Mar del Plata
Curso Código 2B3
TRIBOLOGIA.
Fricción, Desgaste y Lubricación.
Contenido: 1. Definición y Alcances,
2. Aspectos Económicos en Tribología,
3. Naturaleza de las Superficies, 4. Daño Superficial,
5. Fricción, 6. Mecanismos de Fricción,
7. Mecanismos de Desgaste, 8. Ensayos de Desgaste,
9. Lubricación, 11. Técnicas de Mantenimiento,
12. Monitoreo de Equipos, 13. Nomenclatura.

 El término tribología viene del griego τριβοσ tribos que
significa frotar o rozar, y su uso más difundido data de 1966,
a partir del trabajo "Lubrication” (Tribology), del Dr. Peter
Jost (1921-2016), para el Dpto. de Educ y Ccia Británico
1. Definición y Alcances
 La tribología es una ciencia que estudia la interacción de superficies,
incluyendo la fricción, el desgaste y la lubricación (ASTM G40)
 ¿por qué la tribología ha despertado tanto interés, en particular en las
últimas décadas? o ¿por qué las superficies que interactúan, con o
sin movimiento relativo, tienen tanta importancia económica y afectan
tanto la vida diaria?...
 …porque la interacción de superficies, en cualquier dispositivo
desarrollado por el hombre, controla su funcionamiento. Pérdidas
por fricción, desgaste, etc.

1. Definición y Alcances
 Tribosistema
 Elemento 1
 Elemento 2
 Elemento 3 o interfaciales
 Medio ambiente (carga,
temperatura, humedad,
contaminantes, etc.)
 El estudio no se limita a la mecánica de la interacción entre las
superficies, sino que se extiende al entorno físico, químico, térmico,
etc., y se conoce como tribosistema
 El uso frecuente del término tribología es relativamente nuevo, pero
para el hombre, los efectos de la fricción, el desgaste y la lubricación
son tan antiguos, como su presencia en la tierra

1. Definición y Alcances
La tribología atraviesa todo tipo de mecanismo

 La fricción para encender el fuego, paleolítico, 10000 AC o más
1. Definición y Alcances
 Lubricación (1800 AC) para disminuir la fricción al mover los colosos
egipcios
 Desgaste de monedas de oro en el reino de Inglaterra, 1800 DC
 Hoy en día, el desgaste es uno de los tres problemas industriales más
frecuentes que conducen al reemplazo de elementos de máquina,
siendo los otros la fatiga y la corrosión (Eyre, 1978)
 Si bien el desgaste no es una falla catastrófica, puede conducir a ella
y, además, reduce la eficiencia de la maquinaria en forma progresiva
Por Ejemplo:

 El uso consciente de la fricción
para encender el fuego data del
paleolítico, 10.000 a.c., pero
desde el origen mismo del hombre
sobre la tierra es necesaria la
fricción, por ejemplo para caminar
o tomar un objeto
1. Definición y Alcances

1. Definición y Alcances
 Lubricación (1800 ac) para disminuir la fricción al mover los colosos de Memnón
 18 m de alto
 60 Tn de cuarcita
 172 hombres x 90 kg/h
 Ff = 60 Tn/(172x90)
  = 0,25
 Dos gigantescas estatuas que
representan al faraón
Amenhotep III, situadas en la
ribera occidental del Nilo, frente
a la ciudad de Luxor

1. Definición y Alcances
… además, …
 No obstante los problemas de desgaste son anteriores, la primera
evidencia escrita sobre el estudio del desgaste de monedas de oro, en
el Reino Unido (George III), Fig., 1800 dc
Figura. Máquina para
ensayos de desgaste de
monedas de Mr. Hatchett
(1798).

 El crecimiento de la tribología se debe al desarrollo de otras ciencias
paralelas, que permiten el control de las fallas catastróficas, y hacen
importante la salida de servicio por desgaste, Figura 1
Figura 1. Participación
del desgaste en la salida
de servicio de elementos
de máquina.
 Además, se demanda mayor eficiencia de los recursos, haciendo que
el control del desgaste o salida de servicio resulte muy beneficioso en
términos económicos, de confiabilidad y de disponibilidad
1. Definición y Alcances

 Abrasión 22 a 50 %
 Fatiga de contacto/superf. 10 a 20 %
 Adhesión 7 a 15 %
 Corrosión 5 a 13 %
 Fretting 5 a 13 %
 Erosión 4 a 8 %
http://www.machinerylubrication.com/t/MLT1-2017-02-01?eid=32749484&bid=1651121
1. Definición y Alcances
 Según otra fuente, Machinery Lubrication, los mecanismos de
desgaste más comunes son:

 La fricción entre las superficies en movimiento relativo es la causa
principal del desgaste y de la pérdida de energía
 Mecánica Aplicada
 Ciencia de los Materiales
 Fisicoquímica
 Termodinámica
 Química de Superficies
 Caracterización de Superficies
1. Definición y Alcances
 La lubricación es un recurso que disminuye la fricción y el desgaste, y
constituye uno de los temas centrales que estudia la tribología
 La revolución industrial multiplicó los problemas tribológicos, que en
principio fueron combatidos por expertos de la ingeniería mecánica
 No obstante, se observó que la interacción de superficies involucra
una gran variedad y compleja interrelación de temas, haciendo difícil
que existencia un experto que domine todos aspectos necesarios
 Para profundizar en los orígenes de los fenómenos tribológicos es
necesario el dominio de disciplinas, tales como:

 Las pérdidas económicas por daño tribológico dependen del grado de
desarrollo y aumentan con el perfil industrial de la nación
2. Aspectos Económicos
 ARG, 2014, $404.517 x106 €, 1 %PBI= 4.045 x106 euros
 USA, 2014, $13.111.705 x106 €, 1 %PBI= 131.117 x106 euros
 UK, 2014, $2.254.297 x106 €, 1 %PBI= 22.540 x106 euros
PBI Total (x106 U$D) PBI/capita (U$D)
País 2015 2016 Ranking 2015 Ranking
EEUU 18.036.648 18.561.934 1 56.115 5
Reino Unido 2.858.003 2.649.893 8 43.876 13
Argentina 583.168 541.748 21 13.431 54
http://datos.bancomundial.org/indicador/NY.GDP.PCAP.CD
 Usualmente se expresan como % del PBI y alcanzan entre 5 y 8 %. En el
año 1988 en Gran Bretaña, fue de ₤ 2x109 (Arnell et al., 1991) y en EEUU
fue del orden de U$D 150x109 en 1985 (Rabinowicz, 1995)
 Las cifras son significativas y cualquier solución que permita disminuir la
fricción o el desgaste, por pequeña que parezca, puede reportar un
ahorro significativo en la economía global

2. Aspectos Económicos
 Por ejemplo, el cambio de aceite, de mineral a sintético en reductores
tipo tornillo sin fin y rueda helicoidal, reduce la fricción en ~5 %
 Con 3x106 equipos (en EEUU), una potencia media de 7,5 kW, y de
acuerdo al costo de la energía, significa un ahorro de 600*106
U$D/año (Stachowiak y Batchelor, 1993), sumado a extensión de la
vida entre cambios, menor mano de obra y contaminación, etc.
 La economía potencial a partir de la correcta implementación de
soluciones en tribología son tan importantes que las naciones poseen
programas de investigación, financiados por el gobierno y empresas
 Las posibles mejoras en tribología, no solo alcanzan a los materiales y
superficies empleados, sino que se extienden a todos los elementos
que componen el tribosistema
 Se estima (estudio en china) que los avances en tribología podrían
ahorrar 1 - 1,4 %PBI, con tasa de retorno de la inversión en investi-
gación de $50.000,-/$1.000,- invertidos, en 2 años (Fitch, J., 2006)

3. Naturaleza de las Superficies
 …porque las interacciones superficiales controlan el
funcionamiento de todo dispositivo desarrollado por el hombre
 Por lo tanto, es importante estudiar la tribología o
interacción de superficies, el efecto de la fricción y el desgaste
 Cabe destacar que las propiedades de superficie difieren
mucho de las de volumen, así como la geometría superficial
difiere sustancialmente del plano considerado en el diseño,
pero definiendo en ambos casos la respuesta tribológica
 "Dios hizo los materiales, pero las superficies son obra del
diablo" Wolfang Ernst Pauli, 1900-1958
¿Porqué son importantes las características superficiales ?

El estudio de las superficies puede ser abordado desde dos puntos de
vista, el fisico-químico y el geométrico
1 - Físico-químico. La respuesta tribológica depende de las propiedades
físicas, químicas y mecánicas, no solo del volumen, sino en particular de
la superficie
Figura . Esquema de una superficie metálica
ideal o expuesta a atmósfera inerte o vacío
Las propiedades de superficie difieren de las de volumen...
3. Naturaleza de las Superficies

Energía Superficial (ES). Por las uniones atómicas insatisfechas, con
origen similar a la tensión superficial () en líquido
Na
L
E S
SV 25
,
0
 Ecuación.
3. Naturaleza de las Superficies
Experimentalmente se midió que ESV ~ 0,15(Ls /Na)
En los sólidos cristalinos depende de la orientación de los planos
Los planos compactos poseen menor energía y son más estables
La ES depende del Nro Coord, que en fcc es 12, y la energía total por
molécula o átomo gramo que lo estabiliza en el agregado atómico es
el calor latente de sublimación (Ls=Qlat fusión+Qevap)
En el plano fcc {111} faltan 3/12 uniones, entonces la ES crece 3/12
del calor de sublimación (Ls) sin enlaces de 2do orden, Ec.

Un elemento de volumen en líquido tiene uniones en seis direcciones
Los valores experimentales son de
115 erg/cm2
Por ej., la Ts afecta la lubricación fluida
La tensión superficial (Ts) será 1/6 del
calor latente de vaporización. En H2O,
con moléculas de 3x10-7 mm, y
Qvap=600 cal/g, la tensión superficial
es 130 erg/cm2
3. Naturaleza de las Superficies

En los metales, la energía superficial del sólido varía con T,
aumentando ~0,5 erg/cm2 por °C de disminución desde Tm
En el Pb, la tensión superficial es de ~450 erg/cm2 a Tm =325
°C y en el Ni es de ~1700 erg/cm2 a Tm =1450 °C
La energía superficial a Tamb es alrededor de un 40 % mayor
Por lo tanto, la formación de óxido es espontánea,
compensando en parte el aumento producido por la
disminución de T, y bajando la ES
3. Naturaleza de las Superficies

ab
b
a
ab
W 

 


Ecuación.
En realidad la reacción de superficies puede ser con otro sólido, adhesión
Tabla 9. Parámetros de compatibilidad, Cm, en metales y no-metales.
Ecuación. )
( b
a
m
ab C
W 
 

Compatibilidad, Cm
Total Buena Parcial Regular Mala Recubrim.
Metal 1 0,5 0,32 0,2 0,12
No-Metal 1 0,6 0,36 0,22
Dependiendo de la compatibilidad entre a y b. Cuando a y b coinciden en
sus características atómicas y orientación, ab=0 y Wab =(a+b)
La energía/trabajo de adhesión Wab se debe a la unión/separación por
unidad de área, entre dos metales a y b, Ec., con a y b la TS de a y b, y
ab la energía de la entrecara ab
Wab se puede calcular también con la Ec., donde Cm es el coeficiente de
compatibilidad entre los metales a y b, con 0<Cm<1, dependiendo del
tipo de material, en condición limpia
3. Naturaleza de las Superficies

Reactividad
 La energía superficial elevada por enlaces insatisfechos y rugosidad
superficial promueve la reacción con el medio para disminuirla
Figura. Esquema de las
capas depositadas en una
superficie metálica.
 Sólo los metales nobles (Au, Ag, Pt) poseen muy baja reactividad
 Se forman películas con propiedades muy diferentes al sustrato
(módulo elástico, dureza, deformación, coherencia, etc.) Fig.
 Si bien los no-metales tienen tendencia a no reaccionar con el medio,
los metales desarrollan en la superficie óxidos, sulfuros, cloruros, etc.
3. Naturaleza de las Superficies

Figura 2. Esquema de una
superficie metálica contaminada.
3. Naturaleza de las Superficies
Entonces, el contacto superficial resulta ser entre no-metales!!!!
Las características superficiales son
particularmente importantes en el
deslizamiento a baja carga
La unión entre películas, óxido o contaminación, posee menor resistencia
que entre metales limpios, afectan la fricción o resistencia al deslizamiento

3. Naturaleza de las Superficies
La energía de volumen también juega un rol importante en los eventos
tribológicos
Un evento tribológico, provee activación
mecánica (tensión, deformación elástica
o plástica) o térmica (fricción)
Esto es particularmente evidente en
solicitaciones de alta carga/impacto,
como ocurre p.ej. en minería
La estructura de los materiales en general corresponde a estados de alta
energía o meta-estables
En metales, la necesidad de determinadas propiedades, hace que sean
procesados para obtener estructuras meta-estables y, como tales, cuando
encuentran la energía de activación, sufren transformaciones

2 – Geométrico. La micro-geometría de la superficie o rugosidad
también afecta la respuesta tribológica
Figura . Distribución del
esfuerzo aplicado sobre el
toda el área de contacto,
modelo ideal.
En el contacto existe un área de diseño ideal o área aparente (Aa) en la
que el esfuerzo se reparte uniformemente
3. Naturaleza de las Superficies

 Sin embargo, una superficie real se aparta de la ideal o proyectada,
con desviaciones de distinto orden, como:
 errores de forma
 ondulaciones
 rugosidad
 defectos a escala atómica
 Las características geométricas son de dos órdenes de magnitud:
1. Los defectos a escala atómica de una superficie plana, poseen efectos
catalíticos para las reacciones con el medio, aire, lubricante, etc.
2. Las irregularidades superficiales a escala micro- hacen que el contacto
entre superficies tenga lugar en puntos aislados
3. Naturaleza de las Superficies

Superficies a Escala Micro-: La geometría se caracteriza a través del
análisis de las desviaciones de la superficie real con respecto a un
plano ideal. Es la Rugosidad
Figura 50. a) Perfil de rugosidad, b) distribución de la Función Probabilidad, p(Z)
y de la Relación Portante, P(Z).
 Las desviaciones pueden ser, de forma, ondulación o rugosidad,
Eliminando las primeras se obtiene el perfil de rugosidad, Figura 50 a)
3. Naturaleza de las Superficies

Rugosidad
Superf. Ra - m
Proceso de Fabricación Aplicación
6,35
Todas las operaciones de mecanizado
con avance medio
Buena apariencia. No es aplicable a
superficies interactuantes.
3,20
Todas las operaciones de mecanizado
con avance fino
Aplicable a superficies interactuantes con
cargas livianas
1,60
El acabado más fino obtenible por
torneado o fresado. También se logra
por rectificado
Cojinetes, piezas interactuantes con
huelgos muy precisos
0,80 Brochado, escariado, rectificado
Piezas mecanizadas con tolerancias muy
estrechas
0,40 Rectificado de precisión
Cojinetes de alta vel., cojinetes muy
cargados, rodamientos.
0,20 Lapidado Levas, sellos mecánicos
0,10 Superacabado Superficies tipo espejo
Tabla. Rugosidad superficial típica obtenida con
diferentes métodos de mecanizado.
 La mayor o menor desviación de la superficie real respecto de la
ideal, depende de la tecnología aplicada en el mecanizado
3. Naturaleza de las Superficies
 La Tabla lista valores típicos de Ra para distintos mecanizados

 Por lo tanto, el contacto ideal se transforma en un contacto real, a
través de las crestas más elevadas, generando áreas de contacto
aisladas y pequeñas, Ai
Ecuación.


N
i
r A
A
1
 En general, Ar es pequeña, entonces la tensión localizada en las áreas
Ai es elevada, produciendo deformación elástica y plástica, que
aumentan Ar , hasta equilibrar la carga, Figura
Figura. El área de
contacto real aumenta
con el esfuerzo aplicado.
3. Naturaleza de las Superficies
 El área de contacto real, Ar , es la suma de todas las Ai , Ecuación 24

Carga -
kg
Aa – mm2
Ar - mm2
Ar/Aa
N/Ar
kg/mm2
500 2100 5 0.0024 100
100 2100 1 0.00048 100
5 2100 0.05 0.000024 100
2 2100 0.02 0.0000095 100
Tabla 1. Relación entre la carga aplicada,N
y el área real de contacto, Ar.
 También se observó que la relación carga (N ) vs. área real (Ar), es
una constante del material, denominada tensión de aplastamiento, q,
Ec.1
 La fricción y el desgaste asociado, modifican la rugosidad, en general
considerado como daño, excepto en componentes nuevos
Ecuación 1.
2
,
0
3
/ 

 r
A
N
q
3. Naturaleza de las Superficies
 Esto fue demostrado por Bowden, midiendo la resistividad entre dos
cuerpos en contacto y con ello, en forma indirecta Ar

 En contacto puntual, el máximo desviador está a z = 0,47a
 En contacto lineal, el máximo desviador está a z = 0,79a
3. Naturaleza de las Superficies
2
0
2
3
a
P
p


2
a
P
pm


3
/
1
4
3







E
rP
a
3
/
2
2
83
,
0 






E
rP
a 

Teoría de Hertz

 Cuando p0=3,3k entonces @z=0,79a comienza la plasticidad
 Si 0,3 entonces tmax=0,47pm y hay plasticidad cuando pm=1,10,2
 Si P aumenta, el volumen con plasticidad también, hasta tocar la superficie
cuando 50<Pinicio plast<100, y pm=30,2
 Luego si P aumenta, pm permanece casi constante
 En este principio se basa el ensayo de dureza, y prácticamente el mismo
resultado se observa para diferentes geometrías de contacto
3. Naturaleza de las Superficies
2
0
2
3
a
P
p


2
a
P
pm


3
/
1
4
3







E
rP
a
3
/
2
2
83
,
0 






E
rP
a 


4. Daño Superficial
 Es toda modificación de la superficie original
 El daño más conocido es el desgaste con pérdida de masa o peso
Clasificación del Daño Superficial.
 Daño superficial sin pérdida de material
 Daño superficial con pérdida de material
 Daño superficial con ganancia de material
Si bien el daño en general se produce por una combinación de formas o
modos, puede ser clasificado como:
 … no obstante, también se incluyen cambios sin pérdida de masa,
endurecim. por deformac., fisuración superficial, cambio de fase, …
 … y también con ganancia de masa!!!

Daño superficial sin pérdida de material
Figura 4. Daño
superficial producido
por cambios micro-
estructurales
Figura 5. Daño
por deformación
plástica.
 Deformación Plástica. excediendo el límite elástico del material, se
produce deformación plástica y endurecimiento, Figura 5
4. Daño Superficial
 Cambios Micro-estructurales. envejecimiento, reve-
nido, transform. de fase, recristalización, etc., Fig.4

Daño superficial con pérdida de material
Figura 7. Daño superficial
con pérdida de material.
 Fisuración. Debido a una tensión
de contacto localizada y elevada
o por ciclos de tensiones
mecánicas y/o térmicas, Figura 6
Figura 6. Daño
producido por fisuración.
4. Daño Superficial
Es el daño más común y se conoce como desgaste. Puede generarse por
cualquiera de los mecanismos de desgaste, Figura 7

Daño superficial con ganancia de material
Figura 8. Daño por
desgaste con
ganancia de peso.
Figura 9. Daño con ganancia
de peso por corrosión.
 La acción conjunta de dos o más tipos de daño, da como resultado
una alta tasa de desgaste, por ejemplo, cuando la erosión se
presenta junto con fenómenos de oxidación o corrosión
 Por reacción química con el medio o la contracara, generando
productos de reacción que se depositan en la superficie, Figura 9
4. Daño Superficial
 En el desgaste por adhesión, por transferencia de una partícula de
desgaste de la superficie débil a la más resistente, Figura 8

N
Ff *

 Ecuación 1.
5. Fricción
 El término fricción proviene del latín fricare que significa frotar
 Es la resistencia al inicio del movimiento o al movimiento. Por lo tanto,
se observa cuando un cuerpo desliza o intenta hacerlo sobre otro, y se
manifiesta como una fuerza de fricción o rozamiento, Ff , que se opone
a la que intenta producirlo o lo produce. También en la rodadura.
 Sin fricción o rozamiento, la aplicación de una fuerza sobre un cuerpo
generaría un movimiento uniformemente acelerado
 Fricción sólida, fricción aerodinámica, fricción hidrodinámica
 La fuerza de fricción, Ff, depende en una primera aproximación de la
fuerza normal entre superficies, N, y de un coeficiente de fricción, ,
propio de los materiales en contacto, Ecuación 1, pero también del
medio ambiente!!! por lo tanto, del tribosistema

 Euler, Figura, fue el primero en observar que la fuerza para iniciar el
movimiento es mayor que la necesaria para mantenerlo, Ffe > Ffd
Figura. Leonard Euler, 1707-1783.
 Entonces, existe un coeficiente de roce
estático y uno dinámico, donde e > d
Figura 12. Determinación del coefi-
ciente de fricción estático, e , mediante
el método del plano inclinado.
 Un cuerpo de peso P sobre una
superficie comenzará a mover-
se cuando esta se incline un
ángulo crítico o de fricción,
donde, e = tg, Figura 12
5. Fricción
 El origen de la diferencia entre e y d está relacionado con un efecto
dinámico de la adhesión, interacción electrostática, enlaces iónicos, etc

 La fuerza de fricción multiplicada por la distancia, d, sobre la que es
aplicada, representa el trabajo entregado o energía consumida, Fig.13
 La pérdida de energía por fricción puede alcanzar hasta el 0,5 %PBI
de una nación industrializada (Rabinowicz, 1995). Gran cantidad de
recursos se destinan al estudio de la fricción y como reducirla
 Sin embargo, acciones como caminar o tomar un objeto, no podrían
realizarse si la fricción es baja o la condición es resbaladiza
Figura 13. La presencia de
la fuerza de fricción produce
consumo de energía.
5. Fricción

5. Fricción

5. Fricción

Figura 14. Casos tribológicos
agrupados según la relación
entre fricción y desgaste.
 Los frenos y embragues
requieren una fricción elevada y
controlada para un correcto
funcionamiento. La energía
disipada es el costo para un
trabajo correcto
 La Figura 14 muestra diferentes
sistemas mecánicos según la
relación fricción/desgaste
que se espera de ellos
5. Fricción

 La fricción adopta diferentes valores dependiendo del tribosistema
Figura. Charles de
Coulomb, 1736-1806.
Figura. Leonardo
da Vinci, 1452-1519.
Figura. Guillaume
Amontons, 1663-1705.
5. Fricción
basado en trabajos previos de Amontons. También Leonardo da Vinci
estudió la fricción
 Así,  puede variar desde ~0,03 en cojinetes bien lubricados o 0,5 –
0,7 en roce seco, hasta >5 en superficies limpias y secas en vacío
 Las leyes experimentales que gobiernan la fuerza de fricción son
simples y conocidas como de Coulomb, quien las formuló en 1775,

f
A
F r
f *
 Donde f es la fricción por unidad de área
N
q
Ar *
 Donde q es la constante de proporcionalidad
N
f
q
Ff *
*
 Por lo tanto, Ff es independiente del Aa
 La fricción estática es mayor que la fricción dinámica
 La fuerza de fricción es proporcional a la fuerza normal
 La fuerza de fricción no es dependiente del área aparente (Aa) de
contacto, sino del área real (Ar), Figura
Las leyes de la fricción son:
5. Fricción

Figura 15. La fricción no depende
de la rugosidad, para la terminación
típica encontrada en la práctica.
La fuerza de fricción no depende de
la rugosidad, para los valores
típicamente utilizados en ingeniería
Podría enunciarse una quinta ley:
Fuera de estos valores, Figura 15
Para muy baja rugosidad, Ar aumenta
junto con la fricción
Para muy alta rugosidad, es necesario
levantar un cuerpo por sobre las
asperezas del otro
La fuerza de fricción es independiente de la velocidad
5. Fricción

 Es el evento microscópico que da origen a la fuerza de fricción, Ff
naturaleza de las superficies
materiales
medio ambiente
condiciones de funcionamiento
rigidez, etc.
 La Ff depende del mecanismo dominante en cada caso, y estos son:
Mecanismos de Fricción
5. Fricción
Adhesión
Interacción mecánica de asperezas, también surcado
Deformación y/o fractura de capas superficiales
Interferencia y deformación plástica localizada (debris)
 Los mecanismos básicos propuestos hace muchos años han cambiado
poco y su importancia relativa depende del tribosistema, por ej. la
cohesión en 1725, descripta por Desaguliers (1683-1744)
el Tribosistema

Figura 6. Mecanismos de fricción. a)
adhesión, b) interacción de asperezas,
c) deformación y/o fractura de capas
superficiales, d) deformación plástica.
El origen de los mecanismos de fricción
a nivel microscópico, Figura 6
a adhesión o soldadura fría de micro-
asperezas superficiales
b interacción mecánica de micro-
asperezas y rayado o surcado de una
superficie por asperezas en la otra
c deformación y/o fractura de capas
superficiales p.ej. óxidos
d deformación plástica por un tercer
cuerpo (partículas de desgaste)
5. Fricción

La Fuerza de Fricción Total, Ff, estará dada por la suma de las
componentes debidas a cada uno de los micro-mecanismos
5. Fricción
...
int





 contam
s
fractoxido
mecánica
adhesion
Total f
defplatica
f
f
f
f
f F
F
F
F
F
F
La componente dominante dependerá del tribosistema considerado

 El desgaste es el desplazamiento o pérdida de material ocurrida
en un elemento de máquina cuya integridad es de interés
 Adhesión
 Abrasión
 Fatiga de contacto
 Reacción tribo-química o tribo-corrosión
6. Desgaste
 La tarea de un tribólogo es combatir la degradación, aplicando la
solución que elimine o retarde el proceso, desde la investigación el
diseño o el mantenimiento
 En forma más general, se habla de degradación o daño, por lo
tanto, no siempre hay pérdida de masa inmediata
 El desgaste no es una falla catastrófica, pero reduce la eficiencia
gradualmente y finalmente conduce a la salida de servicio
 Según la norma DIN 50320, el desgaste se produce según
diferentes mecanismos básicos, tales como:

Figura 27. Esquema
del proceso de falla
en la unión de
microasperezas.
Desgaste por Adhesión
 Comúnmente, es el primer mecanismo presente en la práctica, por
ejemplo en componentes nuevos
7. Mecanismos de Desgaste
 Se produce con o sin deslizamiento entre dos superficies
 Otros mecanismos de desgaste (fatiga de contacto, abrasión, fretting,
etc.) no se consideran adhesión, aun cuando exista deslizamiento
 No existe un elemento que lo promueva, y se produce en el contacto
entre superficies, por la unión y soldadura de microasperezas, y luego
la rotura de la unión, Fig.27 (Stachowiak y Batchelor, 1993a)

Figura 28. Esquema del proceso de adhesión en superficies con movimiento relativo.
 Se produce en elementos como: máquinas herramienta, matrices de
trefilado, levas y seguidores, dientes de engranaje, cojinetes de
deslizamiento, herramientas de corte, extrusoras de plástico, etc.
7. Mecanismos de Desgaste
 La alta presión de contacto entre las asperezas superficiales resulta
en deformación elástica, plástica y la formación de uniones que son
arrancadas por la fuerza asociada al movimiento, Figura 28

 La adhesión es minimizada con el tratamiento superficial mediante:
 Las herramientas que trabajan bajo presión elevada y deslizamiento están
sujetas al desgaste por adhesión
lubricación
nitruración
recubrim. TiN, Al2O3,
oxidación, etc.
7. Mecanismos de Desgaste
 En sistemas eje-cojinete, después de paradas prolongadas, el lubricante
es desplazado y se produce el contacto metálico. Se busca la
incompatibilidad microestructural, para disminuir la adhesión
 Los cojinetes planos se hacen de un metal blando, para que las partículas
contaminantes y abrasivas, sean atrapadas en el mismo

Desgaste por Abrasión
Figura. Huellas de desgaste por abrasión.
7. Mecanismos de Desgaste
 Se debe a la acción de protuberancias duras forzadas contra una
superficie sólida, que surcan y remueven material, ASTM G 40
 La abrasión se reconoce por la presencia de surcos en la superficie
 … pero también implica una importante deformación plástica que
produce transformación de fase y endurecimiento

7. Mecanismos de Desgaste
 Este mecanismo es notorio en industrias como la agricultura, minería,
procesamiento de minerales, movimiento de tierra, construcción, etc.
Figura 29. Esquema de casos
típicos con desgaste por abrasión.
 Cambio de mecanismo
adhesión  abrasión
 Los sistemas lubricados también
sufren abrasión, por disminución
del espesor de película y por
contaminación del aceite
 La Figura 29 esquematiza casos de interés práctico con desgaste
abrasivo

 Las dos superficies en contacto sufren abrasión, aunque se focaliza la
atención en la que representa la mayor pérdida económica
7. Mecanismos de Desgaste
 La tasa de abrasión depende de variables como: microestructura,
dureza, tenacidad, y las condiciones del medio, abrasivo suelto,
velocidad relativa, humedad, carga, etc., el Tribosistema
Se distinguen principalmente dos modos o formas de abrasión:
Abrasión de dos cuerpos, en donde protuberancias firmemente
adheridas a una superficie dejan surcos en la otra, Figura 30 a)
Abrasión por tres cuerpos, donde un tercer elemento, usualmente
partículas abrasivas sueltas, pueden ser incrustadas o generar surcos,
sobre una o ambas superficies, Fig.30 b)

Figura 30.
a) abrasión por dos cuerpos,
b) abrasión por tres cuerpos.
 El papel abrasivo
representa un caso típico
de abrasión por dos
cuerpos
 La manipulación o
transporte de mineral
suelto representa un caso
típico de abrasión por tres
cuerpos
7. Mecanismos de Desgaste
 El modo de abrasión se reconoce a través del estudio de la huella

Desgaste por Fatiga de Contacto por Rodadura – FCR
Figura 31. Las cargas
variables en el tiempo
producen la fatiga superficial
o de contacto del material.
 El paso repetido del elemento rodante por un punto del camino de
rodadura produce tensiones variables en el tiempo y, por lo tanto
fatiga, Figura 31
7. Mecanismos de Desgaste
 La FCR se presenta cuando hay movimiento relativo de rodadura y/o
deslizamiento y es causa de falla en elementos mecánicos tales como
rodamientos, engranajes, levas, cilindros de laminación, etc.

Figura 32. Aspecto de superficies
con fatiga de contacto,
a) flanco de un diente de engranaje,
b) pista de un rodamiento.
 La FCR produce el desprendimiento de material en porciones del
camino de rodadura, conocidas como pit, spall o cráter
7. Mecanismos de Desgaste
 La falla se manifiesta por la generación de vibraciones,
ruido, partículas en el aceite, etc., Figura 32
a) b)

Desgaste por Tribo-Corrosión
7. Mecanismos de Desgaste
 Se presenta cuando el deslizamiento entre superficies se produce en
un medio reactivo, líquido o gaseoso, progresando mediante la
continua formación y remoción de productos de corrosión. El caso
más común es la formación de óxidos
 Los productos de oxidación o corrosión pueden generar un film con
la capacidad de proteger y disminuir la tasa de desgaste
 Con el aumento de espesor se vuelven frágiles y propensos a ser
removidos, dejando expuesto al material base y el proceso se repite
 Las partículas removidas son duras y se convierten en un tercer
cuerpo que produce desgaste por abrasión

Figura 33. Tribo-corrosión
en elementos mecánicos que
poseen montaje con ajuste.
La Figura 33 muestra
mecanismos típicos que
pueden sufrir desgaste por
tribo-corrosión, los cuales
presentan como caracterís-
tica un ajuste apretado
Por ejemplo el ajuste entre
pista interior y un eje, entre
pista exterior y el aloja-
miento, piezas remachadas,
embragues, eslabones de
cadena, etc.
7. Mecanismos de Desgaste

Desgaste por Erosión
Figura 34. Principales variables que afectan el desgaste por erosión.
7. Mecanismos de Desgaste
 Si bien la erosión es considerada una forma de abrasión, puede tener
un tratamiento distinto, ya que presenta ciertas particularidades
 Las partículas sólidas en suspensión en un fluído (líquido o gaseoso)
impactan contra la superficie, con una tensión de contacto originada en
su energía cinética, la cual está determinada por su velocidad, tamaño,
ángulo de impacto, morfología, etc., Figura 34

 La erosión es producida por partículas en suspensión según diferentes
modos, que dependen de  y v de las partículas, Figura 35
Figura 35. Modos de
desgaste por erosión en
dependencia del ángulo y
velocidad de la partícula.
a) tipo abrasión,
 Para ángulos bajos, cuando el daño es por rayado y similar a la
abrasión, Fig.35 a), la resistencia aumenta con la dureza del material
b) fatiga de altos ciclos,
c) fatiga de bajos ciclos,
d) fisuración.
7. Mecanismos de Desgaste

Figura 36. Dependencia de la
resistencia a la erosión con el tipo
de acero y el ángulo de impacto.
 La resistencia a la erosión de un
acero dúctil (baja dureza) y de uno
relativamente frágil (alta dureza)
depende del ángulo de impacto de
las partículas, Figura 36
7. Mecanismos de Desgaste
Wolf Creek Australia
Nano-tribología Tera-tribología

 La velocidad afecta fuertemente la tasa de erosión, Ecuación 8
 Existe una buena relación entre la resistencia a la erosión y la
resiliencia, Ecuación 9. E es el módulo elástico y rot tensión de rotura
Ecuación 8.
Ecuación 9.
n
v
k
dt
dm *
/ 

E
R rot
2
)
(
*
5
.
0 

 2<n<3, entonces, si v se duplica, dm/dt aumenta entre 4 y 8 veces
 Entre los materiales no-metálicos, los polímeros poseen buena
resistencia a la erosión, debido a su bajo módulo de elasticidad
 Mineraloductos usan recubrimiento de polímero en la pared interior
7. Mecanismos de Desgaste

En la erosión también se incluyen:
 El daño por Cavitación. Debida a la nucleación y colapso de burbujas
 El daño por Impacto Líquido. Por ejemplo gotas en suspensión
 El daño por Erosión. Se presenta en fluidos contaminados
 El daño por Erosión por Barros. Transporte de minerales
7. Mecanismos de Desgaste

Desgaste por Fretting
7. Mecanismos de Desgaste
 El fretting se produce en el montaje con apriete
entre piezas, que sin embargo presentan un mo-
vimiento relativo de baja amplitud 10-100 µm,
a menudo por problemas de vibración
 Entre 2 cuerpos apretados entre sí, N,
existe un valor de fuerza tangencial,
T>N, a partir del cual se produce un
movimiento relativo
 Sin embargo, para valores T<N, se
producen micro-desplazamientos por
ejemplo entre las micro-asperezas

7. Mecanismos de Desgaste
El desgaste por fretting se presenta por combinación de:
 adhesión, por formación de uniones que se rompen por la amplitud
de movimiento, transfiriendo material de una superficie a la otra
 estas protuberancias producen abrasión, generando partículas muy
finas de desgaste, que no pueden escapar del área de contacto
incrementando la tasa de desgaste
 las partículas sufren oxidación por contacto con el aire, produciendo
la aparición de un polvo marrón-rojizo característico, en torno a la
zona de apriete. Las superficies se observan pulidas

 La Figura 38 muestra un ejemplo típico
de desgaste por fretting en el montaje
de un rodamiento
Figura 38. Origen del desgaste
por fretting en un rodamiento y
aspecto de la pista exterior.
El fretting también promueve la falla por fatiga de dos maneras:
7. Mecanismos de Desgaste
 A través del deterioro superficial que se convierte en un concentrador
de tensiones donde nuclean fisuras
 Por la suma de esfuerzos mecánicos debidos a (servicio + fretting)

Fractura por fatiga en un
eje de reductor buque
pesquero. El origen de la
falla es el fretting entre el
mango de acople y el eje.
Pot. 65 HP, diám. en zona
de falla 75 mm
Reducción del Fretting:
 Diseño!!!
 Control del apriete en el
montaje
 Control de la intensidad
de las vibraciones
 Uso de tratam. superf.
 Uso de lubricación para
disminuir la adhesión
 Disminución de la fricción
para reducir la posibilidad
de nucleación de fisuras
7. Mecanismos de Desgaste

 Se usan para evaluar la resistencia al desgate, entonces debe
destacarse que es una propiedad del tribosistema, no del material
8. Ensayos de Desgaste
1. Estudiar mecanismos y sus fundamentos
2. Determinar la influencia de variables
3. La caracterización de materiales y lubricantes
4. La selección de materiales para un uso específico
 A diferencia de otras propiedades mecánicas, la resistencia al desgaste
depende fuertemente de las condiciones de ensayo o tribosistema
 Según los objetivos 1 y 2, el diseño del ensayo es menos importante
que la forma de uso y que la información obtenida
 Sin embargo, según los objetivos 3 y 4, las variables de ensayo poseen
una influencia marcada en los resultados obtenidos
 La selección de un ensayo de desgaste no solo depende del mecanismo
a evaluar sino también del objetivo buscado:

8. Ensayos de Desgaste
Figura. Máquina para ensayo de
monedas de Mr. Hatchett 1798).
 Los ensayos de desgaste pueden llevarse a cabo tanto en el laboratorio
como en el campo o servicio, y cada una de estas opciones presenta
ventajas y desventajas importantes de resaltar

Ensayos de Laboratorio (EL), se realizan para:
8. Ensayos de Desgaste
 Estudiar mecanismos de desgaste
 Comparar el comportamiento de distintos materiales
 Reproducir en laboratorio un tribosistema real
 Para evaluar un mecanismo de desgaste particular en su condición
pura, el ensayo presenta una menor complejidad de diseño que
aquellos que intentan reproducir una tribosistema real
 Reproducir el comportamiento de piezas en servicio, permite obtener
en forma rápida información comparativa entre materiales frente a un
determinado tipo de solicitación
 Para el diseño de los EL se evalúan cuidadosamente las condiciones
reales de servicio, identificando y reproduciendo aquellas variables que
poseen mayor influencia en la respuesta del material

 La Figura 39 muestra un sistema de análisis, utilizado para identificar va-
riables de entrada y de salida en el tribosistema, en el diseño de ensayos
Figura 39. Variables de entrada
y salida en un sistema de
análisis de fallas tribológicas.
 Los EL suelen despreciar la influencia de
algunas variables operativas o son introdu-
cidas a un nivel de intensidad diferente al real
8. Ensayos de Desgaste
 Para acelerar el desgaste y que el ensayo sea
corto, estos se realizan con parámetros
(carga, velocidad, temperatura, medio
ambiente, etc.) superiores a los reales
 El mecanismo de desgaste en el EL, puede no
representar estrictamente el que opera en el
campo y aportar soluciones erróneas

 Para evaluar si un EL reproduce adecuadamente un tribosistema,
puede realizarse el análisis de partículas y de huellas de desgaste
Figura 40. a) falla en un rodamiento
producida por partículas en el aceite,
b) falla en una muestra de laboratorio
obtenida a partir de defectos artificiales.
 El análisis de partículas,
puede realizarse mediante
filtración sin detenciones
 En el análisis de huellas,
puede ser necesario el
desmontaje de las piezas
(Ludema, 1978), Figura 40
8. Ensayos de Desgaste
 Si son similares, entonces los mecanismos y modos de desgaste de
los EL y EC son también similares

Ensayos de Campo (EC ):
Entre los inconvenientes se pueden mencionar:
 Costo elevado en la preparación de muestras, interrupción de
procesos para evaluaciones periódicas, conflicto con el personal de
producción, pérdida de muestras, pérdida de datos, etc,
 Estos inconvenientes hacen que el EC sea de difícil realización, a
menos que se logre involucrar al personal de producción
8. Ensayos de Desgaste
 Los cambios de diseño y/o material son incorporados en piezas
prototipo, las que son instaladas y probadas en servicio
 Presentan como ventaja que entran en juego todas las variables
posibles, las cuales intervienen en los niveles propios del servicio. Es
el ensayo más realista

8. Ensayos de Desgaste

 Lubricar consiste en interponer entre dos superficies en movimiento
un elemento capaz de disminuir la fricción y el desgaste
9. Lubricación
 En una civilización que depende de las máquinas y por lo tanto del
movimiento, la lubricación de partes móviles se ha vuelto vital

 Este elemento posee la capacidad de soportar y distribuir la carga de
trabajo de manera uniforme, con la mínima resistencia al corte y se
conoce con el nombre de aceite o lubricante
 formar una película fluida para disminuir fricción y desgaste
 llevar contaminantes hasta el filtro
 remover el calor generado por el trabajo y la fricción
 dispersar contaminantes
 proteger contra la corrosión y la herrumbre
 resistir los efectos de la temperatura elevada y el oxígeno
 Los aditivos mejoran propiedades específicas tales como:
 la estabilidad a la oxidación
 protección contra el desgaste
 inhibir la corrosión, etc.
9. Lubricación
 El lubricante es un fluido compuesto por un aceite base y aditivos
 El aceite base cumple las siguientes funciones:

 La buena lubricación es el resultado de la acción conjunta de
fenómenos mecánico y físico-químicos
 Lubricación Límite
 Lubricación Mixta
 Lubricación Fluida
9. Lubricación
 De acuerdo al espesor de película, la lubricación puede clasificarse
según diferentes regímenes de lubricación:

 El régimen de lubricación puede calcularse mediante el Coeficiente de
Espesor de Película Lubricante o Factor Lambda (), Ec., con h0 el
espesor mínimo de película y Ra1 y Ra2 la rugosidad media aritmética
2
2
2
1
0
0
Ra
Ra
h
Ra
h




 Si 1<<2, puede existir contacto y el régimen es mixto
 Si  < 1, existe contacto frecuente el régimen de lubricación es límite
y se produce un deterioro progresivo
Ecuación 10
 Si  > 3, la lubricación es fluida
y no existirá contacto metálico
9. Lubricación

 Lubricación Límite: h~Ra. Se produce el contacto
metálico. Las propiedades químicas de la superficie y del
lubricante son importantes. Fricción elevada, 0,05 << 0,15
 El desgaste es inevitable. La lubricación con grasa retiene el aceite en la
zona de interés, aunque no evacua el calor ni las partículas de desgaste
 Lubricación Mixta: parte de la superficie se encuentra bajo
lubricación límite y el resto en lubricación fluida. En medios
técnicos se la puede incluir dentro de la lubricación límite
 Hay un efecto hidrodinámico entre las micro-asperezas que contribuye a
soportar la carga. En esta condición se inicia el deterioro, que pasa a la
lubricación límite. h~2*Ra
 Lubricación Fluida: h>3*Ra. El fluido soporta y distribuye
uniformemente la carga. No hay contacto metálico. La
viscosidad es la propiedad más importante,  <0,05
9. Lubricación

 Con posterioridad a la invención de la rueda (>4000 AC) se usó la
lubricación (~1500 AC) para disminuir la fricción, aunque se
observó que no siempre evita el desgaste
 El estudio de sistemas lubricados bajo diferentes regímenes,
permite observar que solo la lubricación fluida es capaz de
eliminar el desgaste
9. Lubricación

Para obtener una película fluida, el aceite debe poseer la presión
suficiente, tal que repartida por el área de trabajo, sea capaz de
producir la fuerza de sustentación necesaria para separar las superficies
 Lubricación Hidroestática
9. Lubricación
Los fenómenos de origen mecánico que promueven la formación de la
película lubricante, dan nombre a los mecanismos de lubricación:
 Lubricación Hidrodinámica
 Lubricación Elastohidrodinámica
 Lubricación por Aplastamiento de Película

Lubricación Hidroestática
En este mecanismo de lubricación, los cojinetes funcionan introduciendo
un fluido a presión mediante una bomba
Figura. a) Esquema de
un circuito hidro-estático
de lubricación,
Se produce la flotación de una superficie sobre la otra, como ocurre en
un hovercraft, donde el fluido es el aire, Fig. b)
b) El hovercraft es un
ejemplo de lubricación
hidroestática.
9. Lubricación
La fuerza de sustentación no depende de la velocidad y está limitada
solo por la resistencia del material y la presión de la bomba, Figura 6 a)

Lubricación Hidrodinámica
 La presión generada contra-
rresta la carga y mantiene
separadas las superficies con
una película lubricante muy
fina, entre 10-50 m y una
baja fricción, 0,001<<0,01
9. Lubricación
 Se presenta a partir de condiciones geométricas y de movimiento
entre las superficies, que generan una presión en el lubricante capaz
de soportar la carga de trabajo. Cojinete de deslizamiento
 El aceite, gracias a su fricción interna y su adhesión a las superficies,
es forzado a entrar en la zona de contacto

Figura. Esquema de un roda-
miento de bolas mostrando los
puntos críticos con lubricación
elasto-hidrodinámica.
Lubricación Elastohidrodinámica
 Se presenta en mecanismos con contacto del tipo puntual o lineal como
los rodamientos, Figura, donde el contacto elasto-hidrodinámico se
observa entre los elementos rodantes y las pistas
 De acuerdo al espesor (0.025 – 2.5 m) y el tipo de película formada,
el régimen de lubricación se encuentra entre el fluido y mixto
9. Lubricación

 Durante años se pensó que en el contacto se producía la interacción de
las superficies. Sin embargo, se observó que se encuentran separadas
(Zaretsky, 1999), debido a los siguientes fenómenos:
hidrodinámico, debido a la cuña formada entre las superficies al
ingreso en la zona de contacto
mecánico, gracias a la deformación elástica de los elementos en
la región de contacto
físico, por aumento de viscosidad del lubricante con la presión de
contacto. Un aceite SAE 30 puede pasar de 350 a 3500 cP
 Por este motivo, este mecanismo se denomina elasto-hidrodinámico
9. Lubricación

Lubricación por Aplastamiento de Película
Figura. a) esquema del mecanismo
de lubricación por aplastamiento de
película, b) distribución de presión
 En superficies paralelas, no es posible
producir la presión hidrodinámica, aún
cuando exista una velocidad suficiente
 Si una superficie se mueve en forma
perpendicular a la otra con suficiente
velocidad, entonces se genera una
presión debida al aplastamiento del
lubricante, el cual no posee el tiempo
suficiente para escurrir, Figura
 Un ejemplo típico se presenta en el
mecanismo “perno pistón/pie de biela”
9. Lubricación

10. Técnicas de Mantenimiento
Mantenimiento a Demanda.
Se realiza una vez detectado el desperfecto o falla
Mantenimiento Preventivo.
Se basa en la realización de tareas programadas
Mantenimiento Predictivo.
En este caso se realiza el monitoreo de señales de prefalla
Mantenimiento Proactivo.
Se monitorean las variables, detectando variaciones en el estado
incipiente, cuando es posible revertir tendencias
La tendencia creciente en la industria hacia una mejora constante en la
relación costo-beneficio, hace que las técnicas de mantenimiento, se
focalicen en encontrar el origen de los problemas de desgaste y de
falla de los elementos de máquina
Las técnicas de mantenimiento evolucionan, haciendo uso de los
últimos adelantos tecnológicos, reduciendo el costo de mantenimiento,
e incrementando la confiabilidad y disponibilidad de las máquinas

Los ensayos de laboratorio y de campo han demostrado que la
contaminación del aceite es la principal causa de falla en equipos
lubricados, y que aun las partículas más pequeñas producen daño
El mantenimiento proactivo toma una visión microscópica sobre el
deterioro, concentrándose en las causas y no en los efectos
Se basa en el análisis sistemático de la condición del lubricante, ya
que permite la detección temprana de los cambios, con respecto de
otros síntomas monitoreados, pej: vibraciones, temperatura, etc.
El análisis del lubricante permite monitorear su degradación y aportar
información sobre la condición de integridad de la máquina
La detección temprana de los cambios permite proponer tareas de
mantenimiento y cambios en las condiciones operativas que permitan
revertir las tendencias en la degradación y contaminación del aceite y
el desgaste de la máquina
10. Técnicas de Mantenimiento

El análisis de lubricante propone determinar, Figura:
Figura. El análisis de
lubricantes permite
determinar la presencia de
contaminantes y el estado del
lubricante y de la máquina.
 El estado de la máquina. El funcio-
namiento genera partículas de
desgaste y su detección y estudio
ayudan a la toma de decisiones
relacionadas con el mantenimiento
 La condición del lubricante. Determina si el lubricante está en
condiciones de seguir en servicio o debe ser cambiado
 La presencia de contaminantes. es la principal causa que conduce al
deterioro de los elementos de máquina y debe ser controlada
11. Monitoreo de Equipos

Contaminación. Puede ser externa o interna y acorta la vida de las
máquinas, >75 % de las fallas están relacionadas con contaminación
Figura. La partículas
contaminantes forman un puente
mecánico, indentando y rayando
las superficies lubricadas.
Las partículas son indentadas o
producen surcos en la superficie,
es decir desgaste
11. Monitoreo de Equipos
El tamaño que produce el mayor daño es aquel que posee su
dimensión principal del orden del espesor h0
El lubricante distribuye la carga de trabajo uniformemente, mientras
que los contaminantes actúan como un puente mecánico, soportando
la carga de trabajo en forma concentrada, Figura

 El monitoreo del nivel de limpieza es esencial para garantizar
la confiabilidad de funcionamiento, en especial en elementos
de alta precisión o con huelgos pequeños
 Debe establecerse:
1. una forma estandarizada de cuantificación del contenido
de partículas contaminantes (norma ISO 4406)
2. un valor de referencia del contenido aceptable de
partículas para un funcionamiento satisfactorio
11. Monitoreo de Equipos

Mecanismo Huelgo Típico - m
Levas y botadores 0,05
Sellos 0,05 – 0,50
Rodamientos 0 – 1
Engranajes 0,1 – 1
Aros de pistón 0 – 1
Bombas hidráulicas 0,5 – 5
Bombas a engranajes 0,5 – 5
Cojinetes de deslizamiento 0,5 – 100
Tabla. Huelgos comúnmente
encontrados en distintos
mecanismos.
 Por lo tanto, la protección se logra a través de la remoción de
partículas por filtración, reteniendo en particular aquellas cuyo tamaño
o dimensión principal sea del orden del huelgo o mayor, Tabla
 Las partículas de tamaño menor o mayor al huelgo son menos dañinas
11. Monitoreo de Equipos

Figura. Concentración de
partículas contaminantes en
función del tiempo de
funcionamiento.
 El monitoreo de la contaminación se usa para predecir la posibilidad
de falla catastrófica en los equipos, esto es mantenimiento predictivo
 La Figura muestra la evolución de la cantidad de partículas
acumuladas en función de la vida de un equipo. La pendiente
representa la velocidad de generación de partículas
11. Monitoreo de Equipos

 La composición química de las
partículas permite conocer la
pieza que sufre deterioro, Tabla
Elemento Mecánico Elem. Ppal. Elem. Secund.
Pb, Cu (Ni) Sn
Cojinete de biela y bancada
Al Fe, Pb, Sn
Fe Sn
Pistón
Al
Perno de Pistón Fe Mn
Cu Pb, Sn
Buje del perno de pistón
Ag
Cr Fe, Mn, Mo
Aros de Pistón
Fe Mn
Cr Fe
Camisa de Cilindro
Fe
Levas Fe
Cu Zn, Pb, Sn
Cojinetes del árbol de levas
Al Si, Cu, Fe, Zn
Cojinetes del turbo alimentador Cu
Aditivo Elem. Ppal. Elem. Secund.
Detergente / Dispersante Ba
Ca
Mg
Antidesgaste y Antioxidante Zn P, Mo
Antiespuma Si
Contaminante Elem. Ppal. Elem. Secund.
Refrigerante / Anticongelante Na, B Si
Agua salada Na, Mg Ca, K
Polvo Si Al
Sellantes siliconados, juntas Si
Tabla . Elementos químicos encon-
trados en el análisis de partículas de
MCI y la relación con su origen.
11. Monitoreo de Equipos

Para llevar a cabo un plan de mantenimiento deben cumplirse
cuatro etapas esenciales (Schulz, 1990):
1 - Toma de Muestras
2 - Análisis de Muestras
3 - Evaluación de Resultados y Diagnóstico
4 - Operaciones de Mantenimiento
11. Monitoreo de Equipos

En el caso de MCI, un programa
de mantenimiento correctamente
aplicado debe considerar también
el análisis del combustible
Figura. a) tobera de inyección de
combustible nueva, b) tobera erosio-
nada por la presencia de contaminan-
tes sólidos en el combustible.
El estudio debe contemplar el
control del grado de limpieza y
posible adulteración
11. Monitoreo de Equipos