Mecanismos de Desgaste de Materiales: Abrasión, Impacto y Cavitación en Componentes Industriales
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Definición y Factores del Desgaste de Materiales
El desgaste de una pieza se produce con o sin pérdida de material, debido a la acción de factores mecánicos, químicos o térmicos.
Factores Principales del Desgaste
- Abrasión
- Impacto
- Rozamiento (Fricción)
- Oxidación por calor
- Cavitación
- Corrosión
Tipos Específicos de Desgaste
Abrasión: Definición y Características
La abrasión es la acción de una partícula dura, bajo la influencia de una fuerza, sobre una superficie.
Características de la Abrasión
Se caracteriza por el levantamiento de viruta a lo largo de la zona de desgaste, la cual se acumula en el extremo de la misma. Este proceso está directamente relacionado con la presión y el movimiento.
Erosión
El desgaste por erosión se produce bajo la acción de fuerzas abrasivas débiles originadas por partículas, normalmente suspendidas en un líquido o gas.
Desgaste por Impacto
El desgaste por impacto se refiere a los efectos de la acción local, ya sea por choque o por elevada compresión, de una masa dura sobre una superficie.
Factores Determinantes del Desgaste por Impacto
El nivel de desgaste por impacto dependerá de varios factores:
- La cadencia de los choques.
- La velocidad de los mismos.
- El peso de la pieza.
- El límite elástico del material.
Propiedades de los Materiales y Resistencia al Desgaste
Límite Elástico
El límite elástico se relaciona con la buena tenacidad y la capacidad de un material para absorber esfuerzos mecánicos importantes (como la compresión y la deformación) sin sufrir deformación permanente.
Características de Materiales Sometidos a Abrasión Fuerte
Los materiales que deben resistir una abrasión fuerte deben poseer:
- Dureza elevada.
- Estructura de grano fino.
- Ser mecanizables.
Ejemplo de Aplicación: Desgaste en Dientes de Pala
Un diente de pala está sometido a abrasión media. En este caso, la intensidad de la fuerza abrasiva es mayor, lo que incrementa significativamente el desgaste producido por las partículas.
Fenómenos Químicos y Físicos Asociados
Oxidación
La oxidación es una reacción química a partir de la cual un átomo, ión o molécula cede electrones. Se observa la presencia de escamas en el material que se desprenden de la superficie. Este proceso se verá acentuado por la presencia de humedad, dióxido de carbono (anhídrido carbónico) y anhídrido sulfuroso.
Presión de Vapor
La presión de vapor ocurre cuando un líquido alcanza su punto de ebullición a través de la primera burbuja que indica el paso de líquido a gaseoso.
Cavitación
La cavitación es la acción que produce la explosión, sobre la superficie de paredes metálicas, de burbujas suspendidas en un líquido.
Componentes Típicos Afectados por Cavitación
- Álabes de turbinas
- Ventiladores
- Rotores de bombas