1 Practicas Tribologia IMI 2009 UTEZ

1

Práctica 1 ANÁLISIS DE UN EQUIPO MECÁNICO APLICANDO CONCEPTOS DE TRIBOLOGÍA

1. Objetivo Identificar los sistemas tribológicos, puntos de lubricación en un equipo mecánico,

así como el lubricante a utilizar, forma de aplicación y cantidades adecuadas.

2. Introducción Historia La primera máquina de fresar se construyó en 1818 y fue diseñada por el

estadounidense Eli Whitney con el fin de agilizar la construcción de fusiles en el

estado de Connecticut. Esta máquina se conserva en el Mechanical Engineering

Museum de Yale. En 1830, la empresa Gay & Silver construyó una fresadora que

incorporaba el mecanismo de regulación vertical y un soporte para el husillo

portaherramientas.

En 1848 el ingeniero americano Frederick. W. Howe diseñó y fabricó para la

empresa Robbins & Lawrence la primera fresadora universal que incorporaba un

dispositivo de copiado de perfiles. Por esas mismas fechas se dio a conocer la

fresadora Lincoln, que incorporaba un carnero cilíndrico regulable en sentido

vertical. A mediados del siglo XIX se inició la construcción de fresadoras

verticales. Concretamente, en el museo Conservatoire National des Arts et

Métiers de París, se conserva una fresadora vertical construida en 1857.

Historia de la lubricación

2

Durante todo el siglo XX, con el desarrollo de los motores a vapor, de los

vehículos motorizados y de las maquinas industriales agrícolas hubo una

creciente necesidad de lubricantes mas eficientes. De esta manera surgieron las

producidas a base de jabones metálicos de sodio, de aluminio y de bario, entre

otros.

Había una gama muy variada de grasas ya que cada producto era creado en

función de un uso específico: para chasis, para cojinetes, para mandos de

dirección, para piñones para vagonetas, convoyes, carros, etc. Hacia 1950 se

introdujo una grasa “multiuso”, hecha a base de litio. La aparición de este

producto produjo cierto escepticismo pero años tarde se transformo en la grasa

más utilizada para los vehículos a motor y las máquinas industriales. Todavía hoy

la grasa de litio es la más utilizada en el mundo industrial.

3. Marco Teórico Tribología Ciencia y técnica que estudia la interacción entre superficies en movimiento y los

problemas relacionados con ellos. Desgaste, fricción adhesión y lubricación.

Fricción Se define como la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o

rodamiento que experimenta un cuerpo sólido al moverse sobre otro con el cual

está en contacto y depende de las características de las superficies. Existen dos

tipos principales de fricción: fricción estática y fricción dinámica. La fricción no es

una propiedad del material, es una respuesta integral del sistema. Las dos leyes

básicas de la fricción se han conocido desde hace un buen tiempo:

1) La resistencia de fricción es proporcional a la carga y

2) La fricción es independiente del área de deslizamiento de las superficies.

3

Desgaste

Es el daño de la superficie por remoción de material de una o ambas superficies

sólidas en movimiento relativo. Es un proceso en el cual las capas superficiales

de un sólido se rompen o se desprenden de la superficie. Al igual que la fricción,

el desgaste no es solamente una propiedad del material, es una respuesta

integral del sistema. Es de esperarse que para aumentar la vida útil de un equipo

se debe disminuir el desgaste al mínimo posible. Existen distintos tipos de

desgaste, como por ejemplo adhesivo, abrasivo, corrosivo, etc. Sin embargo, es

común que varios de ellos se den cita en un mismo evento. El deslizamiento entre

superficies sólidas se caracteriza generalmente por un alto coeficiente de fricción

y un gran desgaste debido a las propiedades específicas de las superficies.

TIPOS DE DESGASTE Desgaste Abrasivo: Es el daño por la acción de partículas sólidas presentes en

la zona del rozamiento.

Desgaste por Erosión: Es producido por una corriente de partículas abrasivas,

muy común en turbinas de gas, tubos de escape y de motores.

Desgaste por Corrosión: Originado por la influencia del medio ambiente,

principalmente la humedad, seguido de la eliminación por abrasión, fatiga o

erosión, de la capa del compuesto formado. A este grupo pertenece el desgaste

por oxidación. Ocasionado principalmente por la acción del oxígeno atmosférico o

disuelto en el lubricante, sobre las superficies en movimiento.

Desgaste Impacto: Son las deformaciones producidas por golpes y que

producen una erosión en el material.

Lubricación

Consiste en la introducción de una capa intermedia de un material ajeno entre las

superficies en movimiento, cuya función es disminuir la fricción y el desgaste. El

término lubricante es muy general, y puede estar en cualquier estado material:

líquido, sólido, gaseoso e incluso semisólido o pastoso.

Aplicaciones

La tribología está presente prácticamente en todas las piezas en movimiento tales

como:

4

• Rodamientos.

• Chumaceras.

• Sellos.

• Anillos de pistones.

• Embragues.

• Frenos.

• Engranajes.

• Árboles de levas.

La tribología ayuda a resolver problemas en maquinaria, equipos y procesos

industriales tales como:

• Motores eléctricos y de combustión (componentes y funcionamiento).

• Turbinas.

• Compresores.

• Extrusión.

• Rolado.

• Fundición.

• Prótesis articulares (cuerpo humano).

4. Equipo Mecánico en Estudio Descripción del equipo mecánico en estudio

5. Cuestionario Previo (Ejemplo) 1.- ¿Qué es la lubricación?

2.- ¿Ventajas y desventajas de una lubricación?

3.- ¿Qué es el desgaste?

4.- ¿Para qué sirve la lubricación?

5.- ¿Tipos de lubricación?

6.- ¿Qué es la fricción?

7.- ¿La alta temperatura afecta a un lubricante?

6. Desarrollo Descripción el desarrollo de la práctica.

5

7. Cuestionarios Cuestionario final

El alumno planteara 7 preguntas significativamente relacionadas a la práctica,

incluye respuesta.

8. Conclusiones

9. Bibliografía Primeramente se colocará la ficha Bibliográfica Apellido o apellidos, nombre o nombres. (Año) Título de la obra negrillado. País. Editorial. Ejemplo: (de un Autor) Lara Flores, Elías, (2005) Primer Curso de Contabilidad. México. Trillas. Ejemplo: (de dos autores o más) Méndez, Alejandro; Roberto Juárez, (2002) Investigación de Operaciones. México. Mc Graw Hill. Como segunda referencia aparecerán las fichas hemerográficas (Periódicos, Revistas, etc.) Apellido(S), nombre(s). (Año, mes, día) Título del artículo. Nombre de la publicación negrillada, volumen negrillado. (Número de ejemplar o número de la revista), páginas consultadas. NOTA: Se deja una sangría de 4 espacios después de terminado el primer renglón. Ejemplo: Martínez, Alfredo, (2005, marzo, 13) La civilización Oculta. Revista Milenio. Vol. 23. (No. 76). Pags. 23-27 Como tercera referencia aparecerán los documentos electrónicos. Nombre de la entidad. Responsable del documento negrillado. Fecha de la última actualización o fecha de acceso. Dirección Electrónica. Ejemplo: Cisneros, Ernesto, Revelaciones de los efectos de la luz solar, Periódico el universal. 29 de noviembre de 1995. http://www.eluniversal.com/articulos/octubre/25/luzsolar.htl;

6

Nota: preferentemente bibliografía de libros. Evitar lo mayormente posible

documentos electrónicos con información de tercero y cuarto nivel de referencia.

Práctica 2 Fricción de Elementos Mecánicos (PULIDO)

1. Objetivo Llevar a cabo el pulido de tres diferentes materiales, así como también realizar

el cálculo de su coeficiente de fricción. Determinar el desgaste abrasivo y

adhesivo de las piezas.

2. Introducción La Ingeniería de Confiabilidad (RE) asume que la “historia se repite” cuando

estima la confiabilidad promedio o asintótica de largo plazo de sistemas.

Aproxima las fallas de los elementos mecánicos según componentes

probabilísticas post-mortem, “alimentando” las modelaciones con data histórica

(relevada on-site u on-line).

La RE fija su atención en modelos matemáticos u algoritmos que no

incorporan, necesariamente, las condiciones in-situ que enfrentan los sistemas.

De esta forma, las condiciones in-situ pueden o no ser consistentes con la

distribución estadística sugerida por el modelo. Una buena condición frontera (o

data) alimentando una errónea distribución probabilística (o modelo RE),

arrojará una falsa predicción de falla. Dicha problemática es especialmente

importante si analizamos una Confiabilidad Basada en Tribología (CBT), ya que

los sistemas tribológicos aunque sean nominalmente homogéneos (tal como lo

plantea la RE), en la práctica son absolutamente heterogéneos.

pág. 1

La fricción entre cuerpos es un fenómeno simultáneamente afectado tanto por

parámetros directos (condiciones de operación) como por variables internas

(termodinámica in-situ disipada). Simplemente, las superficies evolucionan en

el tiempo, y lo hacen de manera no-lineal, es decir: existe más de una

probabilidad condicional fuertemente afectada por esos heterogéneos factores

aleatorios-internos de naturaleza termodinámica. De esta manera, el sistema

tribológico falla y colapsa debido a la complejidad inherente (interna) que

siempre acompañará a los parámetros de operación de los equipos. Esa

complejidad interna debe cuantificarse in-situ para proyectar una CBT más

consistente.

3. Marco teórico Pulimento Se denomina pulir a una operación mecánica que se realiza en la superficie de

varios materiales para mejorar su aspecto visual, su tacto y su funcionalidad. A

esta operación también se la conoce como los términos pulido y pulimiento.

Pulimento de metales El pulimento de metales se realiza generalmente por motivos decorativos y

mejorar el tacto, y consiste en limpiarlos bien y abrillantarlos cuando se trata

restaurar artículos puros o chapados en oro, plata, cobre, aluminio, níquel,

cromo y otros metales y aleaciones.

• Para lograr un buen pulido, se requieren el uso de máquinas tales como

esmeriladoras, lustradoras, y pulidoras tanto fijas, de mesa o portátiles, también

se puede efectuar el pulido de forma manual con la ayuda de papel de lija para

metales. Además de las citadas máquinas se utilizan disolventes, ácidos y

diversos materiales abrasivos.

• El pulido de metales puede suponer varios peligros, entre ellos, la exposición a

sustancias químicas, accidentes en el uso de las máquinas, exposición a ruido

y aspectos ergonómicos. Los trabajadores que realizan estas tareas deben

pág. 2

observar precauciones de seguridad y utilizar equipos de protección personal.

Los guantes, gafas de seguridad y caretas protectoras, protegen las manos,

ojos y la absorción de partículas de polvo. Se pueden utilizar cremas barreras

para proteger la piel expuesta contra la absorción de sustancias químicas o

metales.

• Las sustancias químicas usadas para pulir metales pueden ser inflamables y

peligrosas. Antes de su uso deberá consultarse la hoja de datos de seguridad

de materiales (MSDS) de cada sustancia química. Estas sustancias deben

usarse en áreas dotadas de buena ventilación, sin humos ni fuentes de llamas.

• Mantener limpio el lugar de trabajo es importante; el exceso de partículas de

polvo suspendidas en el aire puede crear un riesgo de explosión. Los

trabajadores deben cambiar los materiales de limpieza y aspiradoras al cambiar

de metales; la mezcla de polvo de diferentes metales puede ser explosiva. Las

herramientas, pulidoras y ropa deben limpiarse con frecuencia y cambiarse

antes de empezar a trabajar con un metal diferente.

• Las mejores herramientas son las que tienen elementos de protección. Los

tubos de escape de dirección variable envían los humos en dirección opuesta

al trabajador. Las carcasas de máquinas aisladas ayudan a reducir el ruido. Las

herramientas portátiles con manijas antichoque previenen la vibración y el

cansancio de las manos y brindan una mejor ergonomía. Las herramientas con

interruptores de circuito sin conexión a tierra (GFCI, por sus siglas en inglés)

previenen las descargas eléctricas.

Fricción Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción entre dos

superficies en contacto a la fuerza que se opone al movimiento de una

superficie sobre la otra (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone

al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las

imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en

contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no

sea perfectamente perpendicular a éstas, sino que forma un ángulo φ con la

pág. 3

normal (el ángulo de rozamiento). Por tanto, esta fuerza resultante se compone

de la fuerza normal (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza

de rozamiento, paralela a las superficies en contacto.

Tipos de rozamiento Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática (FE) y la

fricción dinámica (FD). El primero es una resistencia, la cual se debe superar

para poner movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en

contacto. El segundo, es una fuerza de magnitud considerada constante que se

opone al movimiento una vez que éste ya comenzó. En resumen, lo que

diferencia a un roce con el otro, es que el estático actúa cuando los cuerpos

están en reposo relativo en tanto que el dinámico cuando están en movimiento.

El roce estático es siempre menor o igual al coeficiente de rozamiento entre los

dos objetos (número medido empíricamente y que se encuentra tabulado)

multiplicado por la fuerza normal. El roce cinético, en cambio, es igual al

coeficiente de rozamiento, denotado por la letra griega , por la normal en todo

instante.

No se tiene una idea perfectamente clara de la diferencia entre el rozamiento

dinámico y el estático, pero se tiende a pensar que el estático es algo mayor

que el dinámico, porque al permanecer en reposo ambas superficies pueden

aparecer enlaces iónicos, o incluso microsoldaduras entre las superficies,

factores que desaparecen en estado de movimiento. Éste fenómeno es tanto

mayor cuanto más perfectas son las superficies. Un caso más o menos común

es el del gripaje de un motor por estar mucho tiempo parado (no sólo se arruina

por una temperatura muy elevada), ya que al permanecer las superficies, del

pistón y la camisa, durante largo tiempo en contacto y en reposo, pueden llegar

a soldarse entre sí.

Rozamiento entre superficies de dos sólidos En el rozamiento entre cuerpos sólidos se ha observado que son válidos de

forma aproximada los siguientes hechos empíricos:

pág. 4

• La fuerza de rozamiento se encuentra en dirección paralela a la superficie de

apoyo.

• El coeficiente de rozamiento es prácticamente independiente del área de la

superficie de contacto.

• El coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en

contacto, así como del estado en que se encuentren sus superficies.

• La fuerza máxima de rozamiento es directamente proporcional a la fuerza

normal que actúa entre las superficies de contacto.

• Para un mismo par de cuerpos (superficies de contacto), el rozamiento es

mayor un instante antes de que comience el movimiento que cuando ya

comenzó.

Algunos autores sintetizan las leyes del comportamiento friccional en las

siguientes dos leyes básicas:

• La resistencia al deslizamiento tangencial entre dos cuerpos es proporcional a

la fuerza normal ejercida entre los mismos.

• La resistencia al deslizamiento tangencial entre dos cuerpos es independiente

de las dimensiones de ambos.

La segunda ley puede ilustrarse arrastrando un bloque o ladrillo sobre una

superficie plana. La fuerza de arrastre será la misma aunque el bloque

descanse sobre una cara o sobre un borde. Estas leyes fueron establecidas

primeramente por Leonardo da Vinci al final del siglo XV, olvidándose después

durante largo tiempo y fueron posteriormente redescubiertas por el ingeniero

francés Amontons en 1699. Frecuentemente se les denomina también leyes de

Amontons.

Rugosidad (mecánica) El estado superficial de las piezas varía según la función que han de realizar o

de su aspecto externo que a finales comerciales pueda tener. El acabado final

y la textura de una superficie son de gran importancia e influencia para definir

la capacidad de desgaste, lubricación, resistencia a la fatiga y aspecto externo

pág. 5

de una pieza o material, por lo que la rugosidad es un factor importante atener

en cuenta.

La rugosidad superficial es el conjunto de irregularidades de la superficie real,

definidas convencionalmente en una sección donde los errores de forma y las

ondulaciones han sido eliminados.

Se consideran las piezas en bruto, aquellas que se han de utilizar tal y como se

obtienen después de su proceso de fabricación (fundidas, forja, laminación,

etc.).

Las piezas mecanizadas por arranque de viruta se consiguen determinando el

grado de calidad superficial que es mejorado en un posterior acabado con

métodos abrasivos de rectificado y lapeado.

La unidad de rugosidad es la micra o micrón (1micra= 1 µm = 0,000001 m =

0,001 mm) y se utiliza la micropulgada en los países anglosajones.

La tolerancia superficial se indica en los planos constructivos de las piezas

mediante signos y valores numéricos, de acuerdo a las normas de calidad

existentes.

Las normas de rugosidad son las siguientes: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771,

DIN 4775, el alcance de la rugosidad de superficies se encuentra en la norma

DIN 4766-1.

Desgaste El desgaste es el daño de la superficie por remoción de material de una o

ambas superficies sólidas en movimiento relativo. Es un proceso en el cual las

capas superficiales de un sólido se rompen o se desprenden de la superficie. Al

igual que la fricción, el desgaste no es solamente una propiedad del material,

es una respuesta integral del sistema. Los análisis de los sistemas han

demostrado que 75% de las fallas mecánicas se deben al desgaste de las

pág. 6

superficies en rozamiento. Se deduce fácilmente que para aumentar la vida útil

de un equipo se debe disminuir el desgaste al mínimo posible.

Desgaste Abrasivo Es el daño por la acción de partículas sólidas presentes en la zona del

rozamiento.

Desgaste Adhesivo Es el proceso por el cual se transfiere material de una a otra superficie durante

su movimiento relativo, como resultado de soldado en frío en puntos de

interacción de asperezas, en algunos casos parte del material desprendido

regresa a su superficie original o se libera en forma de virutas o rebaba.

Coeficiente de fricción Es la relación entre dos fuerzas con magnitudes adimensionales, hay dos tipos

de coeficiente de fricción:

Estático (ke) y Dinámico (kd)

Valores de los coeficientes de fricción En la tabla podemos ver los coeficientes de rozamiento de algunas sustancias donde.

Coeficiente de rozamiento Materiales en contacto

Articulaciones humanas 0.02 0.003 Acero // Hielo 0.03 0.02 Acero // Teflón 0.04 0.04 Teflón // Teflón 0.04 0.04 Hielo // Hielo 0.1 0.03 Esquí (encerado) // Nieve (0 ºC) 0.1 0.05 Acero // Acero 0.15 0.09 Vidrio // Madera 0.2 0.25 Caucho // Cemente (húmedo) 0.3 0.25 Madera // Cuero 0.5 0.4 Acero // Latón 0.5 0.4 Madera // Madera 0.7 0.4

pág. 7

Madera // Piedra 0.7 0.3 Vidrio // Vidrio 0.9 0.4 Caucho // cemento (seco) 1 0.8 Cobre // Hierro (fundido) 1.1 0.3

4. Materiales y Sustancias Materiales Sustancias

• Solera de bronce(1”x1/2”x5cm) • Agua • Solera de aluminio(1”x1/2”x5cm) • 1 botella de acetona • Solera de nylamid(1”x1/2”x5cm) • 3 lijas de agua 240 • 3 lijas de agua 320 • 3 lijas de agua 600 • 1 aplicador (brocha) • Máquina lijadora • Cronometro • Bascula digital • Secadora de pelo • Peso de 500 gr

5. Tratamiento Matemático Coeficiente de fricción (k) Md= (g + a / F) m Donde: Md: Coeficiente de fricción g: Gravedad (9.8 m/s2) a: Aceleración (m/s) F: Fuerza (N) m: masa (kg) Desgaste abrasivo= K ( W V ) H Donde: K = constante de fricción W= carga (N) V=Velocidad (m/s) H= presión (N/m2)

pág. 8

Calculo de Desgaste adhesivo= ( W V ) H W= carga (N) V=Velocidad (m/s) H= presión (N/m2)

6. Desarrollo

1. Lavar las piezas con acetona, utilizando una brocha para eliminar de manera parcial grasa o cualquier suciedad en las piezas.

2. Pesar cada una de las piezas y efectuar anotaciones en la tabla no. 1 Bronce Aluminio Nylamid

Pieza Peso inicial

COBRE

ALUMINIO

NYLAMID

Tabla N° 1: Peso inicial de Piezas

3. Recortar la lija 240 a medida de la base giratoria. 4. Verter agua sobre la base giratoria de la lijadora. 5. Colocar en la base la lija y continuar vertiendo agua. 6. Encender la máquina, aumentando las rpm de forma gradual hasta llegar

a 100 rpm.

7. Poner sobre la pieza un peso de 500 gr aproximadamente y sostenerla.

pág. 9

8. Continuar con el proceso de lijado durante 2 minutos, en tanto se vierte agua para utilizarse como lubricante.

9. Una vez transcurridos los 2 minutos se retira la pieza y se lava nuevamente con acetona y brocha para evitar oxidación y remover suciedad.

10. Se seca la pieza con la secadora de pelo.

11. Se deben pesar las piezas y efectuar anotaciones nuevamente en la tabla N°2

Bronce Aluminio Nylamid

Pieza Peso final

COBRE

ALUMINIO

NYLAMID

Tabla N° 2: Peso final de Piezas.

pág. 10

Desgaste Abrasivo Y Adhesivo Cálculos del desgaste abrasivo y adhesivo de los materiales COBRE, ALUMINIO, LYNAMID Coeficiente de fricción dinámico. Desgaste abrasivo. Desgaste adhesivo.

7. Cuestionarios 7.1 Cuestionario Previo 1.- ¿Qué es la lubricación?

2.- ¿Ventajas y desventajas de una lubricación?

3.- ¿Qué es el desgaste?

4.- ¿Para qué sirve la lubricación?

5.- ¿Tipos de lubricación?

6.- ¿Qué es la fricción?

7.- ¿La alta temperatura afecta a un lubricante?

7.2 Cuestionario final El alumno planteara 7 preguntas significativamente relacionadas a la práctica,

incluye respuesta.

8. Conclusiones Las conclusiones deberán estar relacionadas al objetivo y los resultados

9. Bibliografía Primeramente se colocará la ficha Bibliográfica

pág. 11

Apellido o apellidos, nombre o nombres. (Año) Título de la obra negrillado. País. Editorial. Ejemplo: (de un Autor) Lara Flores, Elías, (2005) Primer Curso de Contabilidad. México. Trillas. Ejemplo: (de dos autores o más) Méndez, Alejandro; Roberto Juárez, (2002) Investigación de Operaciones. México. Mc Graw Hill. Como segunda referencia aparecerán las fichas hemerográficas (Periódicos, Revistas, etc.) Apellido(S), nombre(s). (Año, mes, día) Título del artículo. Nombre de la publicación negrillada, volumen negrillado. (Número de ejemplar o número de la revista), páginas consultadas. NOTA: Se deja una sangría de 4 espacios después de terminado el primer renglón. Ejemplo: Martínez, Alfredo, (2005, marzo, 13) La civilización Oculta. Revista Milenio. Vol. 23. (No. 76). Pags. 23-27 Como tercera referencia aparecerán los documentos electrónicos. Nombre de la entidad. Responsable del documento negrillado. Fecha de la última actualización o fecha de acceso. Dirección Electrónica. Ejemplo: Cisneros, Ernesto, Revelaciones de los efectos de la luz solar, Periódico el universal. 29 de noviembre de 1995. http://www.eluniversal.com/articulos/octubre/25/luzsolar.htl;


documentos electrónicos con información de tercero y cuarto nivel de

referencia.

Práctica 3 Análisis de piezas mediante un rugosimetro

1. Objetivo

Y con eso obtener los rangos promedios de la rugosidad en 5 puntos distintos

de las piezas pulidas y con ello poder determinar el grado de rugosidad.

2. Marco teórico

Rugosidad mecánica

El estado superficial de las piezas varía según la función que han de realizar o

de su aspecto externo que a finales comerciales pueda tener. El acabado final

y la textura de una superficie son de gran importancia e influencia para definir

la capacidad de desgaste, lubricación, resistencia a la fatiga y aspecto externo

de una pieza o material, por lo que la rugosidad es un factor importante a tener

en cuenta.

La rugosidad superficial es el conjunto de irregularidades de la superficie real,

definida convencionalmente en una sección donde los errores de forma y las

ondulaciones han sido eliminados.

Se consideran las piezas en bruto, aquellas que se han de utilizar tal y como se

obtienen después de su proceso de fabricación (fundidas, forja, laminación,

etc.)

Las piezas mecanizadas por arranque de viruta se consiguen determinado el

grado de calidad superficial que es mejorado en un posterior acabado con

métodos abrasivos de rectificado y lapeado.

La unidad de rugosidad es la micra o micrón (1micra= 1 µm = 0,000001 m =

0,001 mm) y se utiliza la micro pulgada en los países anglosajones.

La tolerancia superficial se indica en los planos constructivos de las piezas

mediante signos y valores numéricos, de acuerdo a las normas de calidad

existentes.

Las normas de rugosidad son las siguientes: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771,

DIN 4775, el alcance de la rugosidad de superficies se encuentra en la norma

DIN 4766-1.

Medición de rugosidad

Para medir la rugosidad de las piezas se utilizan unos instrumentos

electrónicos de sensibilidad micrométrica llamados rugosímetro que

determinan con rapidez la rugosidad de las superficies.

Los rugosímetros miden la profundidad de la rugosidad media Rz, y el valor de

la rugosidad media Ra expresada en micras.

Los rugosímetros pueden ofrecer la lectura de la rugosidad directa en una

pantalla o indicarla en un documento gráfico.

Ra.- (Rugosidad promedio de la curva).- es el promedio aritmético de los

alejamientos del perfil de rugosidad desde la línea media dentro de la longitud

de evaluación.

Rq.- (rms).- desviación raíz cuadrática media del perfil es el parámetro rms

correspondiente a Rq.

Rz.- (iso/jis) altura de irregularidades de los puntos de la curva p.

Rz.- (jis).- la altura de los punto es la diferencia de altura entro los 5 picos más

altos y los 5 valles más bajos dentro de la longitud de evaluación.

Rz.- (jis/iso) = (p1+p2+p3+p4+p5)-(v1+v2+v3+v4+v5) /5

Ry.- (rmax) máxima altura del perfil.- es la altura máxima del perfil y es la

distancia entre la línea de picos y la línea de valles del perfil dentro de la

longitud de evaluación.

Rt.- (la altura máxima del perfil).- es la altura máxima del pico al valle del perfil

dentro de la longitud de evaluación.

S.- (espacio promedio de los picos locales del perfil).- es el espacio promedio

de picos locales adyacentes dentro de la longitud de evaluación.

Pc.- (cuenta picos).- el número de picos del perfil por cm (pulg) que se

proyecta atreves de una banda C1 (C1=Fs/40) contra centrada alrededor de la

línea media.

Sm.- (espacio promedio de irregularidades del perfil).- es el espacio promedio

del perfil dentro de la longitud de evaluación.

Se imprime la curva R (perfil de rugosidad) a valor cut-off

Acabado de las superficie

El aspecto que presenta una superficie depende fundamentalmente del

material con que está fabricada la pieza y de su proceso de conformación.

En cuanto al proceso, existe una implicación económica relacionada con el

proceso de fabricación por lo que el grado de acabado superficial debe

reunir dos condiciones.

• Calidad mínima: La calidad de la superficie debe ser suficiente

para que la pieza cumpla su función. (menor coste).

• Calidad máxima: la calidad de las piezas debe ser compatible

con el costo de la pieza y por tanto no debe ser mayor que la

necesaria. (mayor costo).

Mediante las tolerancias dimensionales y geométricas (de forma y posición), se

garantizan la intercambiabilidad de piezas dentro de un conjunto, pero no se

garantiza el estado de las superficies de la pieza, factor que influye en el

funcionamiento del mecanismo.

Al igual que es imposible fabricar con exactitud una forma, tampoco es posible

obtener con exactitud un acabado superficial requerido. Este se encontrará

dentro de unos límites más o menos grandes. Las imperfecciones superficiales

se clasifican en:

• rugosidades, producto de las huellas de la herramienta que se emplea

para fabricar la pieza. Esquema 1, figura (a)

• ondulaciones, causadas por los desajustes de las máquinas-

herramienta utilizadas en el mecanizado. Esquema 1, figura (b)

• Ambos defectos pueden aparecer conjuntamente. Esquema 1, figura (c)

1. Tipos de superficies.

Esquema1: Rugosidades

La función que realiza una superficie depende de las relaciones que tenga con

las superficies de otras piezas. En base a ello, las superficies se

clasifican en:

Definición y medida de la rugosidad superficial En la mayor parte de los casos, las superficies sin mecanizar presentan su

superficie con rugosidades sin ninguna dirección preferente. El tamaño de

dichas rugosidades depende del proceso de fabricación de la pieza en

bruto. El proceso de mecanizado, además de reducir la rugosidad inicial,

introduce estrías en la superficie de la pieza según la dirección en que se

Superficies de apoyo: son las que están en contacto

estático con otras superficies ajenas a la pieza. Tales

piezas posicionan la pieza o sirven de apoyo para otras

piezas.

Superficies funcionales: son las que están en contacto

dinámico con otras, produciéndose un deslizamiento relativo

entre ambas superficies. (Deslizamiento: guías de ejes,

rodadura: pistas de rodamientos) (mín.coef. Roz. <Pérdida de

energía).

Superficies libres: son las que no están en contacto con

otras, siendo su misión principal la de definir la forma de la

pieza.

produce el arranque del material. La figura 1, muestra la pieza torneada y la

dirección de las estrías. (Se genera una orientación de la rugosidad, adoptando

la superficie la forma de una sucesión de valles y crestas).

Figura 1: Pieza sometida a un proceso de maquinado (Torneado)

Clases de rugosidad

Los valores de la rugosidad Ra, se clasifican en una serie de intervalos o

clases, denominados de forma Nx, siendo x un número del 1 al 12, según se

indica en la tabla no. 1.

Tabla no 1: Grados de rugosidad

A efectos de referencia, se pueden establecer los siguientes grados de

apreciación visual y al tacto.

• N9-N10- Las marcas de mecanizado se aprecian con la vista y con el

tacto.

Rugosidad Ra (μm) Clase de Rugosidad

50 N12

25 N11

12,5 N10

6,3 N9

3,2 N8

1,6 N7

0,8 N6

0,4 N5

0,2 N4

0,1 N3

0,05 N2

0,025 N1

• N7-N8: Las marcas de mecanizado se aprecian con la vista pero no con

el tacto.

• N5-N6: Las marcas de mecanizado no se aprecian ni con la vista ni con

el tacto.

• N1-N4: La superficie es especular.

Incertidumbre La imperfección natural de la realización de las mediciones, hace imposible

conocer con certeza absoluta el valor verdadero de una magnitud. Toda

medición lleva implícita una incertidumbre, que de acuerdo al VIM, es un

parámetro que caracteriza la dispersión de los valores que pueden ser

atribuidos razonablemente al mensurando.

El resultado de una medición incluye la mejor estimación del valor del

mensurando y una estimación de la incertidumbre sobre ese valor. La

incertidumbre se compone de contribuciones de diversas fuentes, algunas de

ellas descritas por las magnitudes de entrada respectivas. Algunas

contribuciones son inevitables por la definición del propio mensurando,

mientras otras pueden depender del principio de medición, del método y del

procedimiento seleccionados para la medición.

Identificación de las fuentes de incertidumbre Éstas provienen de los diversos factores involucrados en la medición, por

ejemplo.

• Los resultados de la calibración del instrumento.

• La incertidumbre del patrón o del material de referencia.

• La repetibilidad de las lecturas.

• La reproducibilidad de las mediciones por cambio de observadores,

instrumentos u otros elementos.

• Características del propio instrumento, como resolución, histéresis,

deriva, etc.

• Variaciones de las condiciones ambientales

• La definición del propio mensurando

• El modelo particular de la medición

• Variaciones en las magnitudes de influencia.

3. Desarrollo de la práctica Materiales y Sustancias utilizadas en la desarrollo de la practica

a. 1 pieza de aluminio

b. 1 pieza de latón

c. 1 pieza de nylamit

d. 1 rugosimetro

e. Papel térmico

Procedimiento Experimental

1. Encender el rugosimetro asegurándose que se tienen seleccionados los

valores de Ra, Rq, Rz, Ry, Rt, S,Pc, Sm con valores en la grafica tipo R y

un rango de 2.5 m. m.

2. Limpiar las piezas con acetona asegurándose de retirar toda suciedad y

grasa.

3. Colocar la pieza a medir de bajo del sensor de rugosidad asegurándose

de que el indicador de sensibilidad ubicado en un costado se encuentre

en la parte media de las barras y en color verde.

4. Presione el botón de inicio para que el rugosimetro comience a tomar la

lectura de rugosidad.

5. Una vez tomada la lectura de rugosidad, el display daba los valores Ra,

Rq, Rz, Ry, Rt, S,Pc, Sm

6. Para imprimir la gráfica solo se presiona el botón de print.

7. Y se repite el proceso 5 veces, imprimiendo la grafica solo 2 de ellas con

una misma pieza y se realiza el mismo procedimiento con las otras 2.

4. Resultados

Se obtuvieron los siguientes pesos de las placas a muestra, Tabla no. 2.

Material Antes Después Diferencia Porcentaje

Aluminio

Cobre

Nylamit

Tabla 2: Pesos (en mgs.) de piezas a medir

La finalidad de esta práctica es conocer los grados de rugosidad y la

interpretación de los datos obtenidos, los cuales se muestran en las tablas 3

(aluminio), 4(naylamin) y 5 (bronce).

Aluminio

Mediciones RA RQ RZ RY RT S PE SM

Primera

Segunda

Tercera

Cuarta

Quinta

Tabla 3: Mediciones del Aluminio

Nylamit


Primera

Segunda

Tercera

Cuarta

Quinta

Tabla 4: Mediciones del Nylamit

Tabla 5: Mediciones del Cobre

Una vez tomadas las lecturas con el rugosimetro se obtuvieron los datos arriba

mencionados y con ello se puede determinar los siguientes cálculos, tablas

6(aluminio), 7(nylamit) y 8(bronce).

Aluminio

Incertidumbre

Suma

Media

Desv. Est.

Varianza

Tabla 6: Cálculos del Aluminio

Nylamit

Incertidumbre

Suma

Media

Desv. Est.

varianza

Tabla 7: Cálculos del Nylamit

Cobre


Primera

Segunda

Tercera

Cuarta

Quinta

COBRE

Incertidumbre

Suma

Media

Des. Est.

Varianza

Tabla 8: Cálculos del Cobre

Con base a los cálculos ya obtenidos se puede determinar el grado de

rugosidad de las muestras analizadas en las tablas 9(aluminio), 10 (nylamit) y

11(bronce):

ALUMINIO

RA

GRADO DE

RUGOSIDAD

Tabla 9: Grado de rugosidad del aluminio

La rugosidad promedio del aluminio es media =

NYLAMIT

RA

GRADO DE

RUGOSIDAD

Tabla 10: Grado de rugosidad del nylamit

La rugosidad promedio del nylamit es media =

COBRE

RA

GRADO DE

RUGOSIDAD

Tabla 11: Grado de rugosidad del cobre

La rugosidad promedio del cobre es media=

5. Cuestionarios Cuestionario Previo

1.- ¿Qué es la rugosidad?

2.- ¿Con que y en que escala se mide la rugosidad?

3.- ¿Cuál es el objetivo de medir la rugosidad?

4.- ¿Las rugosidades se clasifican en cuantas clases?

5.- ¿Qué es la incertidumbre?

Cuestionario final

El alumno planteara 7 preguntas significativamente relacionadas a la práctica,

incluye respuesta.


7. Bibliografía Primeramente se colocará la ficha Bibliográfica Apellido o apellidos, nombre o nombres. (Año) Título de la obra negrillado. País. Editorial. Ejemplo: (de un Autor) Lara Flores, Elías, (2005) Primer Curso de Contabilidad. México. Trillas. Ejemplo: (de dos autores o más) Méndez, Alejandro; Roberto Juárez, (2002) Investigación de Operaciones. México. Mc Graw Hill. Como segunda referencia aparecerán las fichas hemerográficas (Periódicos, Revistas, etc.) Apellido(S), nombre(s). (Año, mes, día) Título del artículo. Nombre de la publicación negrillada, volumen negrillado. (Número de ejemplar o

número de la revista), páginas consultadas. NOTA: Se deja una sangría de 4 espacios después de terminado el primer renglón. Ejemplo: Martínez, Alfredo, (2005, marzo, 13) La civilización Oculta. Revista Milenio. Vol. 23. (No. 76). Pags. 23-27 Como tercera referencia aparecerán los documentos electrónicos. Nombre de la entidad. Responsable del documento negrillado. Fecha de la última actualización o fecha de acceso. Dirección Electrónica. Ejemplo: Cisneros, Ernesto, Revelaciones de los efectos de la luz solar, Periódico el universal. 29 de noviembre de 1995. http://www.eluniversal.com/articulos/octubre/25/luzsolar.htl;



referencia.

Práctica 4 GOTA DE ACEITE

1. Objetivo

El objetivo de esta práctica es determinar la calidad del lubricante en el motor

de combustión interna de gasolina, mediante la prueba de gota.

ING. MANTTO. INDUSTRIAL

2

2. Marco Teórico

Prueba de Gota para aceites lubricantes utilizados en motores

El método de la prueba de gota es una forma sencilla y práctica de

determinar el comportamiento de operación de un motor de combustión interna,

así como la de establecer el periodo de cambio del aceite del cárter, con el fin

de obtener el máximo rendimiento tanto del aceite como del motor.

Esta prueba consiste sencillamente en obtener una muestra del aceite

que se encuentra en el cárter del motor. Para este fin se saca la bayoneta de

medición del aceite y se deja caer una gota en el centro de un papel especial

utilizado en este tipo de pruebas. El papel en cuestión, es un papel filtro.

Para obtener resultados que indique realmente el estado en que se

encuentran operando el motor y las condiciones del aceite, se debe sacar la

muestra con el motor operando o inmediatamente después de que se haya

parado. Es muy importante que al depositar la gota de aceite en el papel

especial, este se encuentre sostenido por los extremos, sin ningún objeto de

apoyo en su cara inferior para una correcta absorción de la gota.

Después que ocurra el secado de la gota del lubricante en el papel se

pueden observar los siguientes aspectos:

1. Si hay detergente en el aceite o si está agotado.

2. Acumulación de contaminantes el aceite.

3. Dilución por combustible.

La base de la evaluación de este tipo de prueba, es la comparación de

los resultados obtenidos en pruebas anteriores del mismo tipo de aceite, y del

mismo motor; contra los de la prueba que se está efectuando. Los resultados

obtenidos entre dos pruebas consecutivas que difieren entre sí notoriamente

constituyen un aviso que debe tomarse en cuenta, pues estas variaciones son

señal de que la operación es anormal y las causas de esta deberán

investigarse y corregirse de inmediato; para evitar problemas posteriores.


3

En una prueba de gota cuando el detergente del lubricante está

funcionando bien, la mancha se extiende porque dicho detergente arrastra el

lodo, hollín y otros contaminantes hacia la periferia. En cambio, cuando se ha

agitado el detergente, los contaminantes se quedan en el centro de la mancha,

mientras que el aceite se extiende produciendo una mancha clara. Esto indica

que el uso del mismo aceite ha sido demasiado prolongado. El aceite se debe

cambiar antes de llegar a la condición que nos muestra en ese tipo de gota, ya

que el uso del mismo aceite, por más tiempo, dará como resultado una gran

formación de depósitos en el interior del motor.

En servicio normal, tanto el aceite como la mancha de la prueba de gota

van a mostrar cambios de intensidad de su color, debido a que se trata de

acumulación de contaminantes, de acuerdo con las horas de trabajo que haya

efectuado el aceite. Con la experiencia se podrán apreciar estos cambios, que

son normales. Si todavía hay detergencia, los contaminantes se extienden; en

cambio, cuando se está acabando la detergencia los contaminantes quedan en

el centro. Si el cambio se presenta bruscamente, significa que la vida útil del

lubricante se ha terminado, debiendo drenarse de inmediato. Si hay un cambio

de este tipo antes del periodo normal de operación para el aceite (según la

historia y experiencia con el motor en cuestión), esto indica un cambio radical

en las condiciones internas del motor; por lo que no solamente se debe

cambiar el aceite, sino que hay una falla dentro de la maquina que requiere

atención inmediata.

Es difícil tratar de establecer una guía fija para las manchas de aceite

obtenidas por la prueba de gota, ya que cada tipo de motor tiene características

típicas propias, y aun dentro de la misma marca, existe variación en los

resultados; influyen también, grandemente, las condiciones del motor de que se

trata, el tipo de trabajo que este efectuando y los hábitos del operador. Por eso

es difícil establecer periodos de cambio precisos, de acuerdo con las

indicaciones del fabricante; sin embargo, usando la prueba de gota se aprecian

resultados con los cuales se puede determinar cuándo se ha agotado la

detergencia del aceite, o si hay fallas en el motor.


4

Color e intensidad de la mancha

Entre las manchas obtenidas en la prueba de gota de distintos motores

hay gran variación. Como indicamos anteriormente hay diferencia entre

motores y también es natural que haya diferencias entre las manchas

obtenidas de motores a gasolina y motores a diesel. En un motor diesel en que

por el tipo de combustible utilizado, la contaminación con productos de

combustión es normal, la mancha es negra después de unas pocas horas de

servicio y la intensidad de su color va en aumento, conforme transcurre un

mayor número de horas de trabajo del aceite dentro de la maquina, ya que la

concentración del hollín se intensifica en relación a las condiciones del motor.

No deben compararse los resultados obtenidos en la prueba de gota de

distintas marcas de motores, pues no existe correlación, debido a los distintos

diseños y condiciones de operación de cada motor. Es cambio, si es posible

hacer comparaciones entre los resultados obtenidos de las manchas de aceite

que provienen de motores de la misma marca, particularmente su están

efectuando un trabajo similar y en condiciones de operación semejantes.

Dilución

La presencia de combustible, o dilución, en un aceite usado tiene acción

muy marcada en la forma en que se extiende la mancha. Se puede observar un

anillo bien definido dentro de la mancha o en la periferia. Cuando se

encuentren estos anillos, hay que revisar inmediatamente, si es motor diesel:

los inyectores, los filtros de aire, y la respiración del mismo. Si es un motor

diesel de dos tiempos: las lumbreras de los cilindros. Es necesaria esta revisión

para evitar posibles y peligrosos límites de dilución y excesivo consumo de

combustible. Hay una excepción donde se encuentran anillos de la mancha de

aceite y que no indican dilución, esta excepción ocurre cuando se usan aceites

elaborados con los últimos tipos de detergentes.


5

Determinación de presencia de agua

La manera más fácil y practica de determinar la presencia de agua en un

lubricante es poner 3 o 4 gotas sobre una lamina delgada, preferiblemente de

aluminio, y calentarla, por debajo a flama directa. Si ha agua se producirá un

chisporroteo debido a la expulsión o evaporación rápida del agua a través del

aceite; la intensidad del sonido producido por el chisporroteo nos dará la mayor

o menor cantidad de agua presente en el aceite. Por este método se puede

determinar la contaminación que ha sufrido de agua el aceite.

3. Cuestionario previo 1. ¿Para qué nos sirve la prueba de gota?

2. ¿En qué consiste la prueba de gotas?

3. ¿Qué aspectos se pueden observar en la prueba de gota?

4. ¿Es correcto hacer comparaciones de muestras, con diferentes tipos de

motores y porque?

5. ¿Cómo detectamos la presencia de agua en el aceite?

4. Materiales y Sustancias

Papel filtro.

Aceite.

Aceite del motor.


6

Lamina de aluminio delgada.

Parrilla eléctrica.

5. Procedimiento Experimental

1.- Recorte en el papel en forma de círculo.

Figura 1. Recorte de los círculos de papel filtro.

2.- Ubicación en el automóvil y encendido del motor durante un lapso tiempo.

Figura 2. Encendido del motor del auto.

3.- Inmediatamente al apagado del motor, se toman las dos muestras sacando

una muestra del aceite con la varilla.


7

Figura 3. Toma de muestra.

4.- Se coloca solo una gota en cada circulo de papel filtro (en este caso son

dos muestras). Hora 9:00 a.m.

Figura 4. Colocación de gota de aceite en papel filtro.

5.- Se toman dos muestras más de la misma manera que la anterior a las 9:15

a.m.

Figura 5. Muestras de aceite.

6.- Se toman dos muestras más de la misma manera que la anterior a las 9:30

a.m.


8

7.- Se hacen las comparaciones de las muestras obtenidas en los diferentes

tiempos y se comparan con las muestras que se observan en el patrón.

Figura 6. Muestras del libro.

8.- Se toma nuevamente una muestra de aceite del motor, esta vez se colocan

4 gotas sobre la lámina de aluminio.

Figura 7. Gota de aceite en la placa de aluminio.

9.- Se coloca la lámina de aluminio sobre la parrilla eléctrica y se deja calentar

y se observan los resultados de la prueba.

Figura 8. Placa de aluminio sobre la parrilla eléctrica.


9

6. Cuestionarios

Cuestionario final El alumno planteara 7 preguntas significativamente relacionadas a la práctica,

incluye respuesta.


8. Bibliografía Primeramente se colocará la ficha Bibliográfica Apellido o apellidos, nombre o nombres. (Año) Título de la obra negrillado. País. Editorial. Ejemplo: (de un Autor) Lara Flores, Elías, (2005) Primer Curso de Contabilidad. México. Trillas. Ejemplo: (de dos autores o más) Méndez, Alejandro; Roberto Juárez, (2002) Investigación de Operaciones. México. Mc Graw Hill. Como segunda referencia aparecerán las fichas hemerográficas (Periódicos, Revistas, etc.) Apellido(S), nombre(s). (Año, mes, día) Título del artículo. Nombre de la publicación negrillada, volumen negrillado. (Número de ejemplar o número de la revista), páginas consultadas. NOTA: Se deja una sangría de 4 espacios después de terminado el primer renglón. Ejemplo: Martínez, Alfredo, (2005, marzo, 13) La civilización Oculta. Revista Milenio. Vol. 23. (No. 76). Pags. 23-27 Como tercera referencia aparecerán los documentos electrónicos. Nombre de la entidad. Responsable del documento negrillado. Fecha de la última actualización o fecha de acceso. Dirección Electrónica. Ejemplo:


10

Cisneros, Ernesto, Revelaciones de los efectos de la luz solar, Periódico el universal. 29 de noviembre de 1995. http://www.eluniversal.com/articulos/octubre/25/luzsolar.htl;



referencia.


1

Práctica 5 Punto de ignición e inflamación

1. Objetivo

El objetivo de esta práctica es determinar la calidad del aceite sometido a

altas temperaturas, mediante la prueba de inflamación e ignición.


2

2. Marco Teórico Temperatura de inflamación

Es la temperatura a la cual al momento de aplicar una flama sobre la

superficie del aceite produce un chispazo muy claro.

La temperatura de inflamación es usada para indicar el desprendimiento de

vapores inflamables, y perdidas por evaporación de los productos del petróleo, en

condiciones de altas temperaturas de operación.

Temperatura de ignición

Se define como aquella que, al calentarse dicho aceite desprende vapores

suficientes que se inflaman momentáneamente (destello), al pasar una flama

sobre la superficie.

La temperatura de ignición se localiza cuando al pasarse la citada flama

continua ardiendo por lo menos durante 5 segundos.

El conocimiento de temperaturas de inflamación e ignición de un aceite es

una medida de precaución para evitar que esto ocurra en la lubricación de una

maquina sujeta a altas temperaturas. También indican las perdidas por

evaporación al hacer trabajar el aceite a altas temperaturas.

Resultados típicos

Productos de petróleo Temp. inflamación Temp. Ignición

Aceites lubricantes 62ºC - 230ºC 120ºC - 260ºC

Aceites para cilíndros 260ºC - 371ºC 282ºC - 395ºC

Tabla 1. Resultados típicos.


3

Termopar (sensor de temperatura)

Un termopar es un dispositivo formado por la unión de dos metales distintos

que produce un voltaje (efecto Seebeck), que es función de la diferencia de

temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión

caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia.

En Instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados

como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen

conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su

principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un

grado Celsius son difíciles de obtener.

El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila.

Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de

calefacción a gas.

Sensor tipo K

Tipo K (Cromo (Ni-Cr) Chromel / Aluminio (aleación de Ni -Al) Alumel): con

una amplia variedad de aplicaciones, está disponible a un bajo costo y en una

variedad de sondas. Tienen un rango de temperatura de -200º C a +1.372º C y

una sensibilidad 41µV/° C aprox. Posee buena resistencia a la oxidación.


4

3. Cuestionario previo

1.- ¿Qué es la temperatura de inflamación?

2.- ¿Qué es la temperatura de ignición?

3.- ¿Para qué sirve la prueba de inflamación?

4.- ¿Para qué sirve la prueba de ignición?

5.- ¿Qué es un sensor tipo K?

4. Material

Sensor de temperatura tipo K.

Soporte universal.

Parrilla eléctrica.

Encendedor de cocina.

2 recipientes.

Aceite SAE 40 monogrado API SL HD.

Aceite SAE 15 W 40 multigrado.


5

5. Procedimiento

1.- Vaciar los aceites en los recipientes.

Figura 1. Vaciado de aceite.

2.- Colocar recipientes en la parrilla.

Figura 2. Aceite en parrilla eléctrica.

3.- Introducir sensor de temperatura tipo K en el recipiente con aceite (cuidar que

el sensor no toque el recipiente).

Figura 3. Colocación del termómetro tipo K.


6

4.- Cuando el aceite llegue a una temperatura de 125 ºC pasar el encendedor,

continuar con las mediciones que se muestran en la siguiente tabla.

Figura 4. Paso del encendedor.

5.- Observar punto de inflamación y hacer respectivas anotaciones.

Figura 5. Punto de inflamación.


7

Aceite SAE 40 monogrado

Medición Temp. ºC Reacción

Tabla 2. Mediciones SAE 40.

Aceite SAE 15 multigrado

Medición Temp.

ºC Reacción

Tabla 3. Mediciones SAE 15.


8

6. Cuestionario

1. ¿A los cuantos ºC se presento la temperatura de inflamación del aceite SAE 40 y SAE 15?

2. ¿Qué se observo cuando se llego a la temperatura de inflamación? 3. ¿A los cuantos ºC se presento la temperatura de ignición del aceite SAE 40 y

SAE 15? 4. ¿Qué se observo al llegar a la temperatura de ignición? 5. ¿Qué diferencias hubo en la reacción de cada aceite el uno con el otro?


2. Bibliografía Primeramente se colocará la ficha Bibliográfica Apellido o apellidos, nombre o nombres. (Año) Título de la obra negrillado. País. Editorial. Ejemplo: (de un Autor) Lara Flores, Elías, (2005) Primer Curso de Contabilidad. México. Trillas.


9

Ejemplo: (de dos autores o más) Méndez, Alejandro; Roberto Juárez, (2002) Investigación de Operaciones. México. Mc Graw Hill. Como segunda referencia aparecerán las fichas hemerográficas (Periódicos, Revistas, etc.) Apellido(S), nombre(s). (Año, mes, día) Título del artículo. Nombre de la publicación negrillada, volumen negrillado. (Número de ejemplar o número de la revista), páginas consultadas. NOTA: Se deja una sangría de 4 espacios después de terminado el primer renglón. Ejemplo: Martínez, Alfredo, (2005, marzo, 13) La civilización Oculta. Revista Milenio. Vol. 23. (No. 76). Pags. 23-27 Como tercera referencia aparecerán los documentos electrónicos. Nombre de la entidad. Responsable del documento negrillado. Fecha de la última actualización o fecha de acceso. Dirección Electrónica. Ejemplo: Cisneros, Ernesto, Revelaciones de los efectos de la luz solar, Periódico el universal. 29 de noviembre de 1995. http://www.eluniversal.com/articulos/octubre/25/luzsolar.htl;




1

Práctica 6

Punto de nebulización y congelación

1. Objetivo

El objetivo de esta práctica es determinar el punto de congelación y

nebulización entre 2 aceites (SAE 40 y SAE 60), para determinar su calidad.


2

2. Marco Teórico Punto de congelación

El punto de congelación de un aceite es la temperatura más baja a la cual

fluye bajo condiciones especiales, cuando es enfriado en forma progresiva y sin

agitación. Para determinar el punto de congelación, la muestra de aceite se enfría

en el tubo especial bajo condiciones establecidas, la temperatura se observa cada

2 °C hasta que no se nota ningún movimiento en la superficie del aceite; cuando el

tubo se sostiene en posición horizontal, durante 5 segundos, este punto se toma

como punto de solidificación. Por definición la temperatura de escurrimiento es de

2 °C más alta que el punto de congelación. El punto de congelación y el de

escurrimiento son básicos para establecer la temperatura más baja a que puede

trabajar un aceite y que pueda fluir libremente. Esta propiedad es importantísima

de refrigeración o equipo que opera en climas muy fríos.

Punto de nebulización

El punto de nebulización de un aceite es la temperatura a la cual la

parafina, u otro compuesto solidificadle presente en el aceite, empieza a

cristalizarse o separarse de la solución cuando el aceite es enfriado bajo

condiciones especificas. Los aceites que están libres de parafina o que contienen

pequeñas cantidades, como los aceites nafténicos, no muestran punto de

nebulización.

Para determinar el punto de nebulización se coloca la muestra de aceite,

que debe estar libre de humedad, en el tubo de prueba y se enfría por pasos

progresivos. Cuando la inspección de la muestra revela un nublamiento en el

fondo del tubo, se anota la temperatura a que corresponde la nebulización. Este

aparato es de suma utilidad para estimar la temperatura, a la cual se pueden

obstruir las mallas de los filtros del combustible en los motores diesel, por la

separación de la parafina. La parafina, aun cuando se microcristalina, tiene


3

influencia muy marcada en la filtración, ya que esta es de naturaleza pegajosa y

tapara más fácilmente los filtros.

3. Cuestionario previo 1. ¿Qué es el punto de congelación?

2. ¿para qué nos sirve saber el punto de congelación?

3. ¿Qué es el punto de nebulización?

4. ¿Qué aceites no presentan punto de nebulización?

4. Material y sustancias

Aceite SAE 40

Aceite SAE 60

Termómetro

Hielo

Sal gruesa

Tubo de ensayo

Recipiente


4

5. Procedimiento Experimental 1. Llenar el recipiente con hielo y sal gruesa.

Figura 1. Recipiente con hielo y sal.

2. Colocar aceite SAE 40 y SAE 60 en cada tubo de ensayo respectivamente,

(el aceite debe estar libre de humedad).

Figura 2. Aceites. Figura 3. Tubo de ensayo con aceite.

3. Se colocan los tubos de ensayo en el recipiente con hielo y sal gruesa.


5

Figura 4. Tubos de ensayo.

4. Colocar un termómetro en cada tubo de ensayo.

Figura 5. Colocación del termómetro.

5. Esperar cierto tiempo para que se presente el punto de nebulización

(revisión periódica de los tubos de ensayo).

Figura 6. Medición de la temperatura.

6. Anotar la temperatura en la que se presento el punto de nebulización.

7. Colocar nuevamente los tubos de ensayo en el contenedor y esperar para

que el aceite llegue a su punto de congelación (no agitar el aceite).

8. Anotar la temperatura en la que se presento el punto de congelación.


6

Tabla 1. Temperatura de los aceites.

ACEITE PUNTO DE

CONGELACIÓN PUNTO DE

NEBULIZACIÓN

6. Cuestionario

1. ¿A qué temperatura fue el punto de nebulización del aceite SEA 40 Y SAE 60? 2. ¿Qué características presento en ese punto de nebulización? 3. ¿A qué temperatura fue el punto de congelación del aceite SAE 40 y SAE 60? 4. ¿Qué características presento en este punto de congelación? 5. ¿Qué diferencias hubo en la reacción de cada aceite el uno con el otro?


7


2. Bibliografía Primeramente se colocará la ficha Bibliográfica Apellido o apellidos, nombre o nombres. (Año) Título de la obra negrillado. País. Editorial. Ejemplo: (de un Autor) Lara Flores, Elías, (2005) Primer Curso de Contabilidad. México. Trillas. Ejemplo: (de dos autores o más) Méndez, Alejandro; Roberto Juárez, (2002) Investigación de Operaciones. México. Mc Graw Hill. Como segunda referencia aparecerán las fichas hemerográficas (Periódicos, Revistas, etc.) Apellido(S), nombre(s). (Año, mes, día) Título del artículo. Nombre de la publicación negrillada, volumen negrillado. (Número de ejemplar o número de la revista), páginas consultadas. NOTA: Se deja una sangría de 4 espacios después de terminado el primer renglón. Ejemplo: Martínez, Alfredo, (2005, marzo, 13) La civilización Oculta. Revista Milenio. Vol. 23. (No. 76). Pags. 23-27 Como tercera referencia aparecerán los documentos electrónicos. Nombre de la entidad. Responsable del documento negrillado. Fecha de la última actualización o fecha de acceso. Dirección Electrónica. Ejemplo: Cisneros, Ernesto, Revelaciones de los efectos de la luz solar, Periódico el universal. 29 de noviembre de 1995. http://www.eluniversal.com/articulos/octubre/25/luzsolar.htl;


8



Práctica 7

Prueba de viscosidad

1. Objetivo

El objetivo de esta práctica es determinar la calidad del aceite mediante la

prueba de viscosidad, a una temperatura de 60 ºC, mediante un viscosímetro.


2

2. Marco teórico

Viscosidad Es un número que mide la resistencia que opone un líquido a fluir, en

condiciones de temperatura determinadas. El agua, por ejemplo, fluye

rápidamente y tiene baja viscosidad, la miel en cambio, lo hace muy despacio por

su altísima viscosidad

La determinación de la viscosidad se obtiene con instrumentos graduados

de laboratorio. Deben evitarse las comparaciones "sensitivas" o "a dedo" que

conducen a apreciaciones erróneas sobre la aptitud de un lubricante para formar

una película protectora a la temperatura real de funcionamiento.

La unidad de medida es el centiStoke (abreviado cSt) para la Viscosidad

Cinemática, también puede aparecer en la literatura como mm2/seg; y para tener

una idea comparativa de la viscosidad aclaremos que 1 cSt es la viscosidad que

tiene el agua a temperatura ambiente Hay otras unidades como el centiPoise (cP)

más utilizado para medir viscosidad a bajas temperaturas, que representa el

esfuerzo que debemos hacer para desplazar una capa de aceite sobre la

adyacente, es una medida de la fricción interna del fluido.

La unidad de viscosidad absoluta es el poise, que se define como la

viscosidad de un fluido que opone determinada fuerza al deslizamiento de una

superficie sobre otra a velocidad y distancia determinadas. Corrientemente se

emplea el centipoise, que es la centésima parte del poise y equivale a la viscosi-

dad absoluta del agua.

La viscosidad cinemática es la relación entre la viscosidad dinámica y la

densidad del líquido. La unidad es el stoque (St), aunque prácticamente se emplea


3

el centistoke, que equivale a la centésima parte de aquel y es aproximadamente la

viscosidad cinemática del agua a 20 °C.

Índice de viscosidad

El índice de viscosidad es un número empírico que indica la velocidad de

cambio de viscosidad de un aceite dentro de una variante de temperatura. Un

índice de viscosidad bajo significa un cambio relativamente grande, motivado por

la temperatura, mientras que un índice de viscosidad alto muestra un cambio

relativamente pequeño en la viscosidad, debido a la temperatura. El índice de

viscosidad no puede ser usado para medir ninguna otra cualidad de un aceite.

El índice de viscosidad de un aceite lubricante, es de primordial

importancia, ya que un aceite de alto índice de viscosidad (más de 95.1.V.) es un

aceite de buena calidad y un aceite de bajo índice de viscosidad (a menos de 60

I.V.) es un aceite inferior.

El índice de viscosidad se calcula como sigue:

L UL H X 100

U= Viscosidad a 37.8 °C del aceite al que se le va calcular el índice de

viscosidad.

L= Viscosidad a 37.8 °C de un aceite de 0 índice de viscosidad, que tiene la

misma viscosidad a 98 °C que el aceite al que se le va a calcular el índice de

viscosidad.

H= Viscosidad de 37.8 °C de un aceite de 100 de índice de viscosidad, que

tiene la misma viscosidad a 98.9 °C que el aceite al que se le va a calcular el

índice de viscosidad.


4

Viscosímetro

Un viscómetro (denominado también viscosímetro) es un instrumento

empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un

fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la

viscosidad de los fluidos, postuló que dicha fuerza correspondía al producto del

área superficial del líquido por el gradiente de velocidad, además de producto de

una coeficiente de viscosidad. En 1884 Poiseuille mejoró la técnica estudiando el

movimiento de líquidos en tuberías.

Viscosímetro de Saybolt

Este aparato ha sido destinado para determinar la viscosidad de los

productos del petróleo. El producto del petróleo se hace pasar a través de un tubo

que tiene un orificio (de dimensiones especificadas de acuerdo con una norma),

midiéndose el tiempo que tarda en pasar el flujo de un determinado volumen de

aceite y una temperatura dada. El tubo citado está colocado en un recipiente que

sirve de baño, el cual tiene aceite. Un calentador eléctrico y un termostato que

mantiene constante la temperatura seleccionada.

Este método de prueba deberá ser usado para determinar la viscosidad de

los productos del petróleo y los lubricantes. El viscosímetro Saybolt Universal

deberá ser utilizado únicamente con aceites cuyo tiempo de flujo sea mayor de 32

segundos. No hay un límite máximo de la viscosidad que pueda ser medida con el

viscosímetro saybolt universal, pero en general los líquidos que tengan un tiempo

de flujo del orden de 1000 segundos, puede ser probados más cómodamente por

el viscosímetro saybolt Furol.


5

Componentes

El aparato contiene un tubo para el aceite, baño, resistencia, termostato,

motor agitador e interruptor de energía, los cuales se detallan el los párrafos

siguientes:

a) Tubo para el aceite. El tubo para el aceite debe ser de un metal

resistente a la corrosión, y puede estar recubierto electrolíticamente (en este caso

se empleo para su fabricación el cobre). El extremo inferior del tubo esta previsto

de una rosca y una tuerca las cuales nos permiten fijarlo a la tina de baño, además

cuenta con un tapón, para evitar el escurrimiento antes de que empiece la prueba.

El tubo está provisto de un orificio calibrado según la norma de la ASTM, para el

diseño de tales equipos.

b) Baño. El baño debe servir como soporte para sostener el tubo para el

aceite en posición vertical y como recipiente para el líquido para el baño. El baño

está provisto de un agitador para homogeneizar la temperatura del líquido. La

temperatura del baño necesaria para mantener el equilibrio térmico no debe de

diferir en más de .1ºF (0.06 ºC) de las temperaturas especificadas de 70 ºF ( 21.1

ºC) o non debe de exceder de 100.25 ºF (37.9 ºC) ,122.35 ºF (50.2 ºC), 130.5 ºF

(54.7 ºC), 141 ºF(60.6 ºC), 181.5 ºF(83.1 ºC), ò 210 ºF(100 ºC) respectivamente

para las temperaturas de prueba 70, 100, 130, ò 210 ºF (21.1, 37.8, 54.4, ò 98.9

ºC).

c) Resistencia. La resistencia se emplea para calentar el líquido del baño.

d) Termostato. Este instrumento nos sirve para regular la temperatura de la

resistencia que calienta el fluido del baño.

e) Agitador. El agitador se emplea para uniformizar la temperatura del

líquido empleado en el baño


6

f) Interruptor de Energía. Se emplea para permitir el paso de la energía

eléctrica a la resistencia y al motor que acciona el agitador

NOTA: Los requisitos de temperatura del baño se pueden satisfacer con

agua, solución acuosa y en algunos baños con aceite. En las pruebas de rutina

generalmente se usa aceite como liquido para el baño. Esto es permisible siempre

y cuando la temperatura del baño se ajuste en tal forma, que las condiciones de

equilibrio térmico necesarias, puedan ser mantenidas. Puede ser necesario que la

temperatura del baño de aceite se mantenga un poco arriba de las temperaturas

especificadas anteriormente.

Los diferenciales de temperatura entre el baño de aceite y el tubo, que son

necesarios para mantener el equilibrio térmico pueden ser el doble de lo señalado.


7

Tabla 1. Fluid parameters.


8

3. Cuestionario previo

1. ¿Qué es la viscosidad?

2. ¿Qué es la viscosidad cinemática?

3. ¿Qué unidad se usa para la viscosidad?

4. ¿Qué es el índice de viscosidad?

5. ¿Qué sucede con la viscosidad en relación con la temperatura?

4. Material y sustancias

Aceite SAE 40.

Termómetro.

Viscosímetro.

Multímetro.

Agua.


9

5. Procedimiento experimental 1. Llenar el baño del viscosímetro con agua.

2. Llenar vaso de precipitados a 70 ml. De acetite SAE 40.

3. Verter el aceite en el tubo para aceite del viscosímetro.

Figura 1. Vaciado de aceite.

4. Prender el ventilador y la resistencia (en ese orden).

Figura 2. Encendido del ventilador y resistencia.

5. Apagar la resistencia cuando el multímetro marque 59.8 °C.


10

6. Destapar el tornillo estando a una temperatura de 60 °C.

Figura 3. Destapado para la salida del aceite.

7. Cronometrar tiempo de vaciado.

8. Al regresar a los 59.8 °C; volver a prender la resistencia para mantener una

temperatura constante a 60 °C, con una tolerancia de +/- 5 grados hasta

que se vacíen los 70 ml de aceite en el vaso de precipitados.

Figura 4. Medición de temperatura.

9. Tomar nota del tiempo que tardo el aceite en vaciarse; y la temperatura

final.

Figura 5. Vaciado total del aceite.

Tiempo y temperatura: 06:10 Minutos a 60.7°C


11

6. Tratamiento matemático

DATOS

C 0.0022

C 1.8

t 6: 10 370s

6 min 60s

1min 360s 10s 370s

FORMULA

U C t Ct

U 0.0022 370s 1.8

370s

U 0.814 4.86E

U 0.809stokes

Cst U. 100

Cst 0.809 100

Cst 80.9 centi stoke


12

7. Cuestionario El alumno planteara 7 preguntas significativamente relacionadas a la práctica,

incluye respuesta.

1. ¿Qué pasa con el aceite al calentarlo? 2. ¿Qué función tiene el ventilador en el viscosímetro? 3. ¿Por qué es necesario apagar y encender la resistencia? 4. ¿Por qué se vació rápidamente el aceite? El alumno planteara 7 preguntas significativamente relacionadas a la práctica,

incluye respuesta.


9. Bibliografía Primeramente se colocará la ficha Bibliográfica Apellido o apellidos, nombre o nombres. (Año) Título de la obra negrillado. País. Editorial. Ejemplo: (de un Autor) Lara Flores, Elías, (2005) Primer Curso de Contabilidad. México. Trillas. Ejemplo: (de dos autores o más)


13

Méndez, Alejandro; Roberto Juárez, (2002) Investigación de Operaciones. México. Mc Graw Hill. Como segunda referencia aparecerán las fichas hemerográficas (Periódicos, Revistas, etc.) Apellido(S), nombre(s). (Año, mes, día) Título del artículo. Nombre de la publicación negrillada, volumen negrillado. (Número de ejemplar o número de la revista), páginas consultadas. NOTA: Se deja una sangría de 4 espacios después de terminado el primer renglón. Ejemplo: Martínez, Alfredo, (2005, marzo, 13) La civilización Oculta. Revista Milenio. Vol. 23. (No. 76). Pags. 23-27 Como tercera referencia aparecerán los documentos electrónicos. Nombre de la entidad. Responsable del documento negrillado. Fecha de la última actualización o fecha de acceso. Dirección Electrónica. Ejemplo: Cisneros, Ernesto, Revelaciones de los efectos de la luz solar, Periódico el universal. 29 de noviembre de 1995. http://www.eluniversal.com/articulos/octubre/25/luzsolar.htl;



Documents

1 Practicas Tribologia IMI 2009 UTEZ