Anatomía de las partículas de desgaste
AUTOR: Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América. El presente artículo es la cuarta parte de una serie de lecciones de “anatomía” dentro de la lubricación de la maquinaria. En este número, se examinan los varios modos en que se crea el desgaste de partículas, junto con las características físicas de cada tipo de partícula de desgaste. Además, se utilizará el análisis microscópico e instrumentaciones similares para proporcionar una inspección profunda de las apariencias únicas de estas partículas y la manera en que éstas se forman. El equipo mecánico se deteriora con el paso del tiempo. Dependiendo del tipo de trabajo y de las condiciones ambientales es que una máquina perdura, y el deterioro mecánico interno puede darse en forma de fatiga, frotamiento, deslizamiento, abrasión y corrosión. Desde una perspectiva macroscópica, el desgaste de partículas que se produce de estos procesos de deterioro puede aparecer en forma de insignificantes briznas de masa que por lo general actúan de manera similar y tienen el mismo aspecto. Sin embargo, desde un nivel microscópico, este desgaste de partículas tiene una morfología (forma y tamaño) y una topografía de la superficie (rugosidad, textura y patrón de superficie) únicas, basados en el proceso de deterioro o modo de desgaste por el cual fue producido. Si se comprenden claramente, la morfología y la topografía pueden ofrecer importantes pistas que pueden utilizarse para prevenir la falla inminente de una máquina. Las partículas de desgaste se pueden definir como partículas producidas a partir de una avería de las superficies dentro de una máquina. Estas partículas pueden variar en rango, desde un tamaño sub-micrométrico de trozos de metal hasta tan grandes como uno pueda imaginarse. Por lo general, el análisis de las partículas de desgaste se enfoca en las partículas pequeñas y destructivas, muchas de las cuales son tan pequeñas que pasan desapercibidas por el ojo humano. Estas partículas pueden ser de menos a 1 micrón hasta 200 micrones de tamaño. Si usted tiene partículas mayores a 200 micrones, probablemente no sea necesario que le digan que tiene un serio problema dentro de su máquina. Muestreo y análisis de las partículas de desgaste Existen varias técnicas de análisis de partículas de desgaste (Ver Tabla 1). Algunos de estos métodos pueden incluso analizar las partículas de desgaste directamente desde la muestra de aceite. La ferrografía analítica requiere que las partículas de desgaste primero sean aisladas de la muestra de aceite recolectada. Las imágenes de fotomicrografía de los ferrogramas o filtrogramas después se estudian utilizando un microscopio óptico. La principal ventaja de la ferrografía analítica es su habilidad para determinar la forma, el tamaño y las texturas de las partículas, así como su habilidad de identificar elementos. La ferrografía utiliza ya sea el magnetismo o la filtración por membrana para recoger las partículas. Los estándares ISO, tal como ISO 16232, ASTM D7670 y D7690 se utilizan para preparar estas muestras de manera adecuada y para analizar las características visuales de las partículas. Estas características observadas permiten conocer cómo y dónde se generaron estas partículas. Ferrogramas A medida que una muestra de aceite fluye por un portaobjetos de vidrio especialmente diseñado llamado ferrograma, se coloca un imán debajo del mismo para atrapar las partículas ferrosas. Las partículas tienden a acumularse en cuerdas a lo largo del campo magnético. Mientras que muchas de las partículas no ferrosas fluirán y no se quedarán atrapadas, algunas otras quedarán sostenidas por gravedad o por contacto con las partículas ferrosas que están atrapadas. Se puede utilizar iluminación tanto por la parte inferior como por la superior para ayudar a caracterizar las características críticas de las partículas. Filtrogramas A diferencia de los ferrogramas, los filtrogramas no tienen ningún sesgo hacia las partículas ferrosas. Como la muestra de aceite es forzada a través de una membrana, cualquier partícula mayor al tamaño de poro quedará atrapada al azar sobre su superficie. Sin embargo, la transmisión de la luz de fondo durante el análisis es deficiente debido a su opacidad. Modos de desgaste Siendo el tipo de desgaste más común, el desgaste por frotamiento (asentamiento) se produce siempre que haya superficies en contacto deslizante una con respecto a la otra dentro de una máquina. Este es el tipo de desgaste, por “asentamiento” que se espera durante el contacto inicial de las superficies. Por lo general, el resultado es una superficie más suave, con bajo desgaste. Las partículas que se producen a partir del desgaste por frotamiento (asentamiento) normalmente tienen forma de plaquetas (bidimensional) y una topografía más suave. Desgaste por corte (Desgaste abrasivo) Este tipo de desgaste anormal se produce cuando entre dos superficies en movimiento, una penetra a la otra. Como su nombre lo indica, las partículas se generan porque una superficie rasga a la otra superficie, creando trozos largos en forma de lazos o virutas. Este modo de desgaste a menudo se compara con las virutas obtenidas del proceso de mecanizado de metales en un torno, pero a una escala más pequeña. Desgaste por rodamiento (Fatiga de la superficie) El contacto rodante entre las superficies produce fatiga en la superficie. Las partículas que se generan a partir de la fatiga de superficie tienden a presentarse en forma de astillas, láminas o esferas. La formación de picaduras y astillas, como resultado de cargas altas sobre una pequeña área de contacto entre las superficies, contribuye a la forma y tamaño de estas partículas a medida que son forzadas a salir de la superficie original. Normalmente, este tipo de desgaste se produce en componentes donde se presenta un contacto rodante, como en los rodamientos de bolas. Desgaste por rodamiento y deslizamiento combinados (Fatiga de la superficie y desgaste adhesivo) Esta combinación anormal de los modos de desgaste se origina por fatiga y rayado de las superficies. Comúnmente, se asocia con los engranajes, especialmente a lo largo de la línea de paso entre los dientes, así como en condiciones donde se presentan altas cargas o velocidades, con una generación excesiva de calor. Por ejemplo, la superficie de contacto de
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