INFORME15
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HECTOR
INTRODUCCIÓN
ÍNDICE
NORMATIVAS
YINO
OBJETIVOS
EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
MATERIALES
PROCEDIMIENTO
CONCLUSIONES
KATY
MARCO TEÓRICO
JOSE
PRESENTACIÓN DE DATOS
RECOMENDACIONES
ERIKA
MEMORIA DE CÁLCULO
REFERENCIAS
LUZ
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN
TODOS
ANEXOS
MARCO TEÓRICO
La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad
que depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor
cobra importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo
como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan
deben estar duros.
Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se
encuentra descrito en la Normas ICONTEC 93 y Norma ICONTEC 98 para los
agregados gruesos. Dicho método más conocido como el de la Máquina de los
Ángeles, consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado
dentro de un tambor cilíndrico de acero que está montado horizontalmente. Se
añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de
revoluciones. El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y
los efectos se miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la
masa del material desgastado expresándolo como porcentaje inicial.
Porcentaje de desgaste = [ Pa – Pb ] / Pa
Donde
Pa = es la masa de la muestra seca antes del ensayo (grs)
Pb = es la masa de la muestra seca después del ensayo, lavada sobre el tamiz 1.68
mm
En el ensayo de resistencia a la abrasión o al desgaste se utiliza la Maquina de los
Ángeles. Esta es un aparato constituido por un tambor cilíndrico hueco de acero de
500 mm de longitud y 700 mm de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal
fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de rotación
alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de
ensayo y de la carga abrasiva; dicha abertura está provista de una tapa que debe
reunir las siguientes condiciones:
1. asegurar un cierre hermético que impida la pérdida del material y del polvo.
2. Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la
disposición de la pestaña que se menciona más abajo, se tenga certeza de que el
material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.
3. Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de la
tapa al tambor y su remoción fácil.
El tambor tiene fijada interiormente y a lo largo de una generatriz, una pestaña o
saliente de acero que se proyecta radialmente, con un largo de 90 mm
aproximadamente. Esta pestaña debe estar montada mediante pernos u otros
medios que aseguren su firmeza y rigidez. La posición de la pestaña debe ser tal
que la distancia de la misma hasta la abertura, medida sobre la pared del cilindro en
dirección de la rotación, no sea menor de 1250 mm. La pestaña debe reemplazarse
con un perfil de hierro en ángulo fijado interiormente a la tapa de la boca de entrada,
en cuyo caso el sentido de la rotación debe ser tal que la carga sea arrastrada por la
cara exterior del ángulo.
Una carga abrasiva consiste en esfera de fundición o de acero de unos 48 mm de
diámetro y entre 390 y 445 gramos de masa, cuya cantidad depende del material
que se ensaya, tal como se indica en la siguiente tabla
TIPO NÚMEROS DE
ESFERAS
MASA DE LAS ESFERAS
(grs)
A 12 5000 ± 25
B 11 4584 ± 25
C 8 3330 ± 25
D 6 2500 ± 15
Tabla 1 Número de esferas y masas a ensayar (http://www.construaprende.com)
DESGASTE:
El desgaste es el daño producido por el rozamiento entre dos superficies, en al
menos una de ellas. Esta pérdida de material conlleva a pérdidas en las
dimensiones de las piezas con la consecuente disminución de la vida útil de
cualquier máquina. En función del tipo de material, el desgaste presenta tres
comportamientos tal y como se observa en la figura 01.
Fig. 01: Comportamientos de desgaste.
En el comportamiento tipo (I), el volumen desgastado es proporcional a la distancia
de deslizamiento. En el comportamiento tipo (II), típico de los metales, se inicia con
un alto nivel de desgaste para posteriormente disminuir drásticamente. En el
comportamiento tipo (III), presente en materiales frágiles, se inicia con un
comportamiento muy resistente al desgaste y a partir de una cierta distancia,
disminuye drásticamente.
DESGASTE ABRASIVO
La Norma ASTM G40-92 define el desgaste abrasivo como la pérdida de masa
resultante de la interacción entre partículas o asperezas duras que son forzadas
contra una superficie y se mueven a lo largo de ella. En la pérdida de material
pueden intervenir cuatro mecanismos de desgaste:
Fig. 02: Mecanismos de desgaste abrasivo.
La Norma ASTM G40-92 define el desgaste abrasivo como la pérdida de masa
resultante de la interacción entre partículas o asperezas duras que son forzadas
contra una superficie y se mueven a lo largo de ella. En la pérdida de material
pueden intervenir cuatro mecanismos de desgaste:
Fig. 02: Mecanismos de desgaste abrasivo.
El primer mecanismo, tal y como se muestra en la figura 2a, representa el
modelo clásico de microcorte donde una punta aguda o una aspereza de
alta dureza corta una superficie de menor dureza. El material de la
superficie desgastada es sacado mediante partículas. Cuando el material
desgastado es frágil (Fig. 2b), como en el caso de la cerámica, puede tener
lugar la fractura de la superficie desgastada. En este caso las partículas
desgastadas son el resultado de la convergencia de distintas microgrietas.
Cuando un material dúctil es desgastado el micro corte es improbable y la
superficie desgastada es deformada repetidamente tal y como se muestra
en la figura 2c. En este caso las partículas son el resultado del desgaste por
fatiga. El último mecanismo, Fig. 2d, representa el desgaste por desconche
o pull-out. Este mecanismo se presenta principalmente en cerámicas.
El desgaste abrasivo se puede clasificar en:
Desgaste abrasivo de baja presión, que ocurre por deslizamiento de las
partículas moviéndose libremente por la superficie y las tensiones
actuantes son bajas
Desgaste abrasivo por alta presión, cuando el abrasivo es atrapado entre
dos superficies de carga y el desgaste no es solo por penetración, sino
también por fractura de las partes frágiles y por deformación plástica de la
matriz. Este tipo de abrasión es característica de operaciones de
trituración, pero también se presenta como efecto secundario en
numerosas aplicaciones metal sobre metal.
Desgaste abrasivo con impacto, el cual involucra la remoción de material
por la acción de un abrasivo cuyas partículas son de un tamaño apreciable
e impactan en la superficie bajo un ángulo determinado. La energía de
impacto se transfiere al material y hace que el abrasivo produzca grandes
surcos y ralladuras apreciables a simple vista. Este tipo de desgaste es
más frecuente en el transporte de minerales.
I.1. MÁQUINA DE ENSAYO DE DESGASTE ABRASIVO:
Fig. 03: Máquina de ensayo por abrasión.
I.2. DESGASTE ABRASIVO EN REFRACTARIOS
Los ladrillos refractarios no se someten a esfuerzos mecánicos solo con la
pura presión de carga, sino también con el ataque abrasivo producido por el
material del horno que se desliza lentamente en la mampostería de altos
hornos, hornos de cuba, cámaras de coque, hornos rotativos, cámaras de
combustión y similares y por el efecto de choque de los gases que en su paso
rápido llevan finas partículas sólidas.
Por lo tanto, no basta la resistencia a la compresión en frío para caracterizar el
desgaste de los ladrillos. A modo de criterios generales diremos que un
material refractario tendrá más resistencia al desgaste por abrasión si se
verifica:
1. Que la cohesión entre el componente disperso y la matriz sea lo más
elevado posible lo que implica la obtención de materiales de elevada
densidad.
2. Que el tamaño del constituyente disperso sea fino y de morfología granular.
3. Que la temperatura de cocción, para un determinado componente matriz,
sea lo más elevado posible.
Tabla 01: Resistencia a la abrasión por máquina rectificadora y por chorro de arena.
I.3. ENSAYOS FRECUENTES:
Un ensayo frecuente para cuantificar la resistencia al desgaste consiste en
hacer incidir sobre una probeta refractaria durante un tiempo determinado una
corriente de finas partículas abrasivas (ejemplo: corindón) a través de flujo de
aire de alta velocidad
Se determina la pérdida de peso que experimenta la probeta refractaria.
Otro ensayo sería medir el desgaste lineal producido sobre tres caras de dos
probetas cúbicas de los materiales refractarios.
Para la ejecución del ensayo descrito en esta norma, será necesaria una
máquina de tipo especial, apta para este ensayo y que reunirá las
características siguientes:
a) Dispondrá de una pista de rozamiento de radio mínimo interior de 25 cm y
de radio mínimo exterior de 40 cm capaz de girar a una velocidad mínima
relativa de 1 m/s, referido al centro de la probeta.
b) Constará de dos portaprobetas, solidarios a sendos ejes deslizantes y
diametralmente opuestos sobre el bastidor, que estarán centrados sobre
la circunferencia media de la pista de rozamiento
c) Poseerá un dispositivo mediante el cual se pueda comprimir la probeta
entre los platos con una presión de 0,0588 MPa.
d) Tendrá otros dispositivos que permitan verter abrasivo y agua en las
superficies de rozamiento.
e) Dispondrá así mismo de un contador de vueltas.
Se tomará como resultado definitivo la media aritmética de los desgastes
lineales de cada una de las dos. [4]
Fig. 04: Equipo de medida para la determinación de la abrasión superficial.
Otro método para determinar el valor de la resistencia a la abrasión se basa en
la huella producida en la cara vista del material al ser sometida al rozamiento de
un disco de acero y material abrasivo a una velocidad de 75 r.p.m. durante un
minuto (Figura 7)
Fig. 05: Esquema de ensayo de desgaste por abrasión.