HECTOR

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YINO

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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.