Experimentación y análisis de desgaste por fricción para la selección de materiales para uso en la cámara de combustión de un motor de hidrógeno

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(1)EXPERIMENTACIÓN Y ANÁLISIS DE DESGASTE POR FRICCIÓN PARA LA SELECCIÓN DE MATERIALES PARA USO EN LA CAMARA DE COMBUSTION DE UN MOTOR DE HIDRÓGENO. RODOLFO ANTONIO MORA NAVARRO. Proyecto de grado presentado a la Universidad De Los Andes como requisito parcial de grado del programa de Ingeniería Mecánica. ASESOR ING. JAIME LOBOGUERRERO U. PhD.. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA BOGOTA, J UNIO DE 2006.

(2) IM-2007- I-18. 1. 2. 3. 4.. INTRODUCCION .............................................................................................................1 OBJ ETIVOS .....................................................................................................................3 JUSTIFICACION .............................................................................................................4 DEFINICION DE PARAMETROS.................................................................................5 4.1. Carga.........................................................................................................................5 4.2. Temperatura.............................................................................................................5 4.3. Velocidad ..................................................................................................................6 4.4. Tiempo.......................................................................................................................6 4.5. Masa ..........................................................................................................................6 4.6. Rugosidad.................................................................................................................7 4.7. Observaciones cualitativas ....................................................................................8 5. DEFINICION DE MATERIALES A UTILIZAR..........................................................10 6. DISEÑO DE LOS EXPERIMENTOS..........................................................................11 7. CONSTRUCCION DE LAS PROBETAS Y ACOPLES ..........................................14 7.1. Vidrio........................................................................................................................14 7.2. Grafito ......................................................................................................................18 7.3. Hierro Gris...............................................................................................................19 7.4. Baquelita .................................................................................................................20 8. RESULTADOS ..............................................................................................................21 8.1. Rugosidades Iniciales...........................................................................................21 8.2. Grafito Vs. Grafito ..................................................................................................22 8.3. Grafito Vs. Vidrio....................................................................................................29 8.4. Grafito Vs. Baquelita .............................................................................................41 8.5. Grafito Vs. Hierro Gris...........................................................................................52 8.6. Vidrio Vs. Vidrio......................................................................................................63 8.7. Vidrio Vs. Baquelita...............................................................................................66 8.8. Vidrio Vs. Hierro Gris ............................................................................................76 8.9. Baquelita Vs. Baquelita.........................................................................................77 8.10. Baquelita Vs. Hierro Gris..................................................................................83 8.11. Hierro Gris Vs. Hierro Gris ...............................................................................94 9. ANALISIS DE RESULTADOS ..................................................................................102 9.1. ∆ Ra contra Carga (2 horas de prueba)...........................................................103 9.2. ∆ R z contra Carga (2 horas de prueba)...........................................................104 9.3. ∆ Rt contra Carga (2 horas de prueba)............................................................106 9.4. ∆ Masa contra Carga (2 horas de prueba)......................................................107 9.5. Consolidado del comportamiento de los materiales frente al cambio de la carga. 108 9.6. ∆ Ra contra el Tiempo (prueba con carga de 2000gr)..................................109 9.7. ∆ R z contra el Tiempo (prueba con carga de 2000gr)..................................111 9.8. ∆ Rt contra el Tiempo (prueba con carga de 2000gr)...................................112 9.9. ∆ Masa contra el Tiempo (prueba con carga de 2000gr).............................113 9.10. Consolidado del comportamiento de los materiales frente al cambio de la carga 114 9.11. Posicionamiento general con respecto a la carga y al tiempo.................115 10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ....................................................116. i.

(3) IM-2007- I-18. 11. REFERENCIAS .......................................................................................................118 12. ANEXOS ...................................................................................................................119 12.1. ANEXO 1 - CARACTERÍSTICAS DE UNA CÁMARA DE COMBUSTIÓN.................................................................................................................119 - Reacción Aire Hidrógeno.................................................................................................119 - Ciclo de Otto Análisis termodinámico de un motor ........................................................121 - Análisis dinámicos M otor de combustión interna............................................................127 12.2. ANEXO 2 - DISEÑO........................................................................................134 - Estructura de soporte:.......................................................................................................135 - Rodamientos: ...................................................................................................................136 - Sistema de Tracción: ........................................................................................................136 - Porta Probetas..................................................................................................................137 - Ejes...................................................................................................................................138 - Sistema de transición de carga. ........................................................................................138. ii.

(4) IM-2007- I-18. 1. INTRODUCCION IM-2007-I-18Actualmente el mundo enfrenta graves problemas ambientales, los cuales en su mayoría son causados por el hombre. Entre el gran grupo de problemas ambientales, por ser los más críticos, por su irreparabilidad y por su gran impacto para los humanos, se encuentran el efecto de invernadero, que es el calentamiento acelerado del planeta por la acumulación de los denominados gases de invernadero (como CO2, CO, NOx, etc.) en la atmósfera, y el agotamiento de recursos naturales no renovables por su explotación no controlada. Los anteriores problemas están directamente ligados con los actuales motores de combustión interna, los cuales son usados en prácticamente toda la industria a nivel mundial y en los motores de los vehículos de transporte personal, de transporte colectivo y transporte de carga. Estos motores al ser tan utilizados son los que mas generan gases de invernadero y, al funcionar con combustibles y lubricantes derivados del petróleo, son los mayores consumidores de petróleo en el mundo, el cual es un recurso natural no renovable. Por las anteriores razones nace la necesidad que el hombre busque soluciones particulares para los problemas que se expusieron en el anterior párrafo. En general la solución radica en encontrar nuevos combustibles que al pasar por un proceso de combustión no generen o por lo menos generen menos gases de invernadero que al realizar combustión con combustibles derivados del petróleo y que la extracción de estos combustibles no implique la explotación de recursos no renovables. Actualmente se encuentran alternativas como motores eléctricos, Gas Natural Liquido (GNL), Hidrógeno y Bio-combustibles, opciones que sí ayudan a mitigar los efectos ya mencionados, pero no son la solución definitiva ya que todos tienen desventajas. Adicionalmente, las ventajas de las anteriores alternativas se ven bastante opacadas por su necesidad de usar lubricantes derivados del petróleo para lubricar diferentes elementos mecánicos de estos motores, como camisas y pistones.. 1.

(5) IM-2007- I-18. Por esta razón se están realizando investigaciones y pruebas, como es el caso de este proyecto, para encontrar materiales que reemplacen los materiales que necesiten lubricación tradicional para suprimir la necesidad de usar lubricantes derivados del petróleo y que aguanten el nivel de trabajo típico de un motor y garanticen su buen funcionamiento. En este proyecto se estudia el comportamiento de un grupo de materiales desde el punto de vista de fricción y desgaste en seco sin lubricación para intentar dar solución a lo anteriormente expuesto y que avances como la conversión de un motor tradicional de combustión interna a hidrógeno no se vean opacados por la necesidad e usar lubricantes derivados del petróleo.. 2.

(6) IM-2007- I-18. 2. OBJ ETIVOS El objetivo general de este proyecto es experimentar y analizar el desgaste por fricción en materiales seleccionados y entender el comportamiento de los mismos al controlar algunas variables para la posterior recomendación de materiales para usar en la camisa y el anillo de la cámara de combustión de un motor de hidrógeno y suprimir la necesidad de usar lubricantes derivados del petróleo que son fuentes de contaminación tanto en su utilización como en su fabricación. Las características de una cámara de combustión ya se tuvieron en cuenta en el diseño del banco de pruebas el cual fue realizado por Ximena Torres en su proyecto de grado. En los Anexos 1 y 2 se muestran los apartes de este proyecto de grado que los explican las características de una cámara de combustión interna y del diseño del banco de pruebas. La selección de los materiales a probar y la definición de los parámetros a reproducir se explican en capítulos posteriores de este trabajo.. 3.

(7) IM-2007- I-18. 3. JUSTIFICACION En respuesta a la necesidad de encontrar soluciones a los problemas ambientales, en particular suprimir la utilización de lubricantes derivados del petróleo, se ha comenzado. a. realizar. varios. estudios. para encontrar. dichas. soluciones, y. aprovechando el avance de los materiales y la mejora de sus materiales se puede contar con más opciones de materiales. Para la camisa y el anillo del pistón de una cámara de combustión en general se necesitan materiales que tengan buena vida útil, baja fricción, muy buena resistencia al desgaste, alta temperatura de operación, buena resistencia al choque térmico, y resistencia ante ambientes corrosivos. Las anteriores necesidades pueden ser suplidas por materiales como metales, algunos polímeros, cerámicos y vidrios por lo que inicialmente se estudiaran materiales de estas familias que sean fáciles de conseguir para entender el comportamiento al controlar algunas variables, y posteriormente recomendar materiales o familias de materiales para la camisa y el anillo del pistón de una cámara de combustión interna.. 4.

(8) IM-2007- I-18. 4. DEFINICION DE PARAMETROS Para la realización de las pruebas se utilizó el banco de pruebas diseñado y fabricado por Torres [2006] en su proyecto de grado, el cual se diseñó para trabajar en el horno Thermoline que se encuentra en el CITEC, en la Universidad de los Andes. Teniendo en cuenta lo anterior, las variables a controlar y a fijar comienzan a diferenciar, pues hay que tener en cuenta las capacidades y limitaciones tanto del banco de pruebas como del horno.. Las variables a controlar o fijar son Carga,. Temperatura, Velocidad y Tiempo. A continuación se explica para cada variable si se va a fijar o si se va a controlar, los valores o el rango de valores de cada variable y la razón para controlarla o fijarla. 4.1. Carga Esta variable será controlada, pues se quiere entender el comportamiento de los materiales frente a cambios de carga. Se decidió que se necesitan tres cargas diferentes para realizar tres pruebas con cada una de estas cargas.. Para. determinar el valor de las cargas se recurrió a la experiencia de Ximena Torres con el banco de pruebas para saber en las pruebas que ella realizó cual fue la carga máxima que pudo utilizar, y su respuesta fue que utilizó alrededor de 2Kg de carga máxima porque a valores mayores el banco puede trabarse si los coeficientes de fricción de los materiales en prueba es muy alto. Teniendo en cuenta esto se decidió que las cargas deben ser de alrededor de 1350, 1700 y 2000 gramos, esto con el fin de garantizar que siempre las pruebas se puedan realizar y que no se va ya a trabar el banco de pruebas. Los equivalentes en presión de estas cargas son 104.54KPa, 131.65KPa y 154.88KPa respectivamente. 4.2. Temperatura Esta variable va a ser fija, esto con el fin de que para todas las pruebas sea la misma y los resultados sean más fáciles de comparar. La temperatura debe ser lo mas cercana posible a la temperatura promedio de un motor de hidrógeno la cual según Torres [2006] es de 240ºC. La temperatura la va a dar el horno, por lo que el. 5.

(9) IM-2007- I-18. valor que se escoja para ésta debe estar dentro de las capacidades del horno, el cual sube hasta 260ºC pero el fabricante recomienda que no sea operado a más de 200ºC, por lo que esta última temperatura fue la escogida ya que se considera lo suficientemente cercana a la temperatura promedio del motor de hidrógeno y no se pone en riesgo el funcionamiento del horno. 4.3. Velocidad La velocidad de giro es determinada por el motor del banco de prueba y como este motor es de velocidad fija y solo se cuenta con sistema de poleas con una relación de 3:1 y funciona a una velocidad de 1620rpm lo que da una velocidad lineal promedio para las pruebas de 4.5m/s. A pesar de que en un motor de combustión se encuentran velocidades instantáneas mucho mayores a la que se acabó de mencionar, Torres [2006] en el diseño del banco de pruebas decide usar una velocidad constante por facilidad de construcción y operación. 4.4. Tiempo Esta variable va a ser controlada ya que es del interés de este proyecto entender el comportamiento del desgaste y la fricción en función del tiempo. Entonces se decidió que se necesitan como mínimo tres tiempos de prueba diferentes para entender el comportamiento y la tendencia del desgaste. El cambio en el tiempo entre las tres pruebas debe ser de 1hora y la primera prueba debe durar 2 horas, por lo que se tienen tres pruebas (con la misma carga) de 2horas, 3horas y 4horas con el fin de que las pruebas alcanzaran a ser completadas en el primer semestre de 2007. El siguiente juego de variables son las que se van a medir en las probetas a en cada prueba que se realice: 4.5.. Masa. El desgaste que se produzca en las probetas puede ser medido indirectamente al registrar el cambio de masa de las probetas. Para esto hay que medir la masa de. 6.

(10) IM-2007- I-18. las probetas antes y después de las pruebas en una balanza con muy buena resolución y precisión. La balanza escogida fue la Sartorius 2003MPI, ya que cuenta con una resolución de 0.1mg y una desviación en la medición de +/-0.1mg. Además de sus excelentes especificaciones, esta balanza se encuentra en el mismo salón del CITEC, lo que facilita el avance de las pruebas.. 4.6.. Rugosidad. Se espera que la rugosidad de los materiales cambie con las pruebas, por lo que esta se medirá antes y después de las pruebas con el rugosímetro Hommel Tester T1000 marca HOMMELWERKE del departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Los Andes. Para cada prueba se realizaran cinco mediciones de cada probeta antes y después de las pruebas, esto con el fin de encontrar estadísticamente las rugosidades (o sus parámetros). Este aparato entrega los siguientes tres parámetros, los cuales, como se explica a continuación, son suficientes para caracterizar la rugosidad. La explicación de los parámetros fue sacada del manual del aparato, HOMMELWERKE, el cual los refiere a estándares ISO y DIN: •. Ra: Este parámetro corresponde a la rugosidad promedio en la distancia recorrida.. En la Figura 1 se muestra la definición de este parámetro y la. representación gráfica.. Figura 1. Definición y representación la rugosidad media (Ra). Imagen tomada del manual del rugosímetro Hommel Tester T1000, de la empresa HOMMELWERKE.. •. Rz: En la Figura 2 se muestra la definición del parámetro y su representación gráfica. Como se puede ver, el parámetro Ra da un valor al promedio de las 7.

(11) IM-2007- I-18. sumas de la distancia entre el pico más alto y el valle más profundo de cinco agrupaciones a lo largo de la medición.. Figura 2. Definición y representación la rugosidad máxima promedio agrupada (Rz). Imagen tomada del manual del rugosímetro Hommel Tester T1000, de la empresa HOMMELWERKE.. •. Rt: Este parámetro cuantifica la distancia entre el pico más alto y el valle más profundo a lo largo de toda la medición.. En la Figura 3 se muestra su. representación gráfica.. Figura 3. Representación de la rugosidad máxima (Rt). Imagen tomada del manual del rugosímetro Hommel Tester T1000, de la empresa HOMMELWERKE.. Todas las mediciones de rugosidad fueron hechas con una longitud Lt de 4.8mm ya que de esta forma se pueden comparar todos los resultados de rugosidad directamente entre ellos. 4.7.. Observaciones cualitativas. Estas consisten en documentar con fotografías las probetas para analizar el estado de las mismas antes y después de las pruebas. Para esto se tomarán fotografías de las probetas utilizando el estereoscopio del CITEC y también fotografías directamente a las probetas. A partir de estas observaciones y con los niveles de 8.

(12) IM-2007- I-18. rugosidad obtenidos se determinará el comportamiento de las probetas como materiales de desgaste y se compararán con otras combinaciones de materiales para determinar cuales combinaciones son mejores.. 9.

(13) IM-2007- I-18. 5. DEFINICION DE MATERIALES A UTILIZAR Para la escogencia de los materiales a probar se tuvo en cuenta los siguientes factores: •. Facilidad de conseguir el material en el mercado.. •. Que sea fácil de construir las probetas con el material.. •. Que los materiales sean representativos de las familias principales de materiales (polímeros, metales, cerámicos, vidrios).. •. Que sea fácil preparar las superficies para las pruebas.. A partir de estos parámetros se escogieron los siguientes materiales: •. Vidrio.. •. Grafito para fricción.. •. Hierro Gris. •. Baquelita.. De estos materiales el mas complicado de cortar para fabricar las probetas, pero se diseñó un proceso de corte, como se muestra en el numeral 7.1, pero tiene la ventaja que no hay que preparar su superficie; el grafito es bastante fácil de manipular y la fabricación de las probetas con este material se documenta en el punto 7.2; el hierro gris es fácil de cortar, pero su superficie hay que pulirla al espejo (como para metalografía) para realizar las pruebas, como se explica en el numeral 7.3; y finalmente para la baquelita solo hay que cortarla, y su superficie se deja intacta para las pruebas, según lo explicado en el numeral 7.4.. 10.

(14) IM-2007- I-18. 6. DISEÑO DE LOS EXPERIMENTOS Ya con las variables fijas y a controlar definidas, y con los materiales definidos, el siguiente paso fue diseñar los experimentos. Con la definición de las variables en el punto 4 las pruebas a realizar a cada par de materiales se muestran a continuación:. Variables fijas para todas las pruebas Temperatura 200ºC Velocidad 4,5m/s Tabla 1. Variables Fijas Variables para pruebas con respecto al tiempo 154KPa Carga (2000gr) P1 Tiempo 4hrs 154KPa Carga P2 (2000gr) Tiempo 3hrs 154KPa Carga (2000gr) P3 Tiempo 2hrs Tabla 2. Pruebas según cambio en el tiempo. Variables para pruebas con respecto la carga 104KPa Carga (1350gr) P4 Tiempo 2hrs 131KPa Carga P5 (1700gr) Tiempo 2hrs 154KPa Carga (2000gr) P6 Tiempo 2hrs Tabla 3. Pruebas según cambio en la carga. En las anteriores tablas (Tablas 1, 2 y 3) se evidencia que se diseñó un juego de experimentos en “L” esto con el fin de que las pruebas con variación del tiempo y las de variación de la carga tengan un punto en común y así disminuir el número de pruebas por par de materiales obteniendo los resultados necesarios. En total a cada par de 11.

(15) IM-2007- I-18. materiales se realizaron cinco pruebas, y en la Figura 4 se muestra el resumen de las pruebas para cada juego de materiales:. Figura 4. Esquema de experimentos en "L". A partir de los materiales escogidos en el Punto 5, se creó la siguiente matriz de combinaciones de materiales para un total de diez combinaciones y un total de cincuenta pruebas. Hierro Baquelita Vs. Baquelita Gris Hierro Vs. Baquelita Baquelita Vs. Gris Hierro Vs. Gris. Vidrio. Vs. Vidrio. Grafito. Vidrio. Vs. Grafito. Grafito. Vidrio. Vs. Baquelita Grafito Hierro Vs. Gris Tabla 4. Matriz de combinaciones de materiales.. Vidrio. Vs. Grafito. Vs.. Hierro Gris. A las cincuenta pruebas que se realizarán, hay que sumar las mediciones de masa (cuatro mediciones por prueba) y rugosidad (cuatro mediciones por prueba) de las probetas y las imágenes que se tomarán de las mismas (por lo menos cuatro imágenes por prueba) par un total de dieciséis mediciones por prueba y un total aproximado para todas las pruebas de seiscientas mediciones. A esta altura hay que aclarar que el banco de pruebas presenta un pequeño desbalanceo el cual hace muy difícil la construcción de las probetas para contrarrestarlo. Por esta razón se decidió que en vez de utilizar tres pastillas (probetas) pequeñas, como se pretendía en el diseño original del banco de pruebas de Torres [2006] (Anexo 2), solo se utilizó una pastilla para eliminar el problema de ajustar tres 12.

(16) IM-2007- I-18. probetas al desbalanceo. Este hecho no afecta los resultados, pues lo que hace es disminuir las cargas aplicadas por contar con menor área de contacto, lo cual ya se tuvo en cuenta para las definiciones de las mismas, pero la interacción entre materiales sigue siendo la misma.. 13.

(17) IM-2007- I-18. 7. CONSTRUCCION DE LAS PROBETAS Y ACOPL ES. 7.1. Vidrio Teniendo en cuenta la dificultad para cortar y trabajar con vidrio, se diseñó el siguiente proceso de cortado para obtener las probetas de 2” y de 0.5”. Por ser el vidrio un material tan duro, se necesita un abrasivo que sea más duro que el vidrio para ir desgastándolo en vez de cortarlo tradicionalmente. El abrasivo seleccionado fue polvo de carburo tamiz 45, el cual se consigue con facilidad en el mercado. Se decidió utilizar este tamaño de grano por ser un valor intermedio, es decir que no es el grano más fino ni el más grueso, esto con el fin de lograr desgastar el vidrio lo suficientemente rápido y con un acabado lo suficientemente bueno para que no afecte las pruebas que se van a realizar. El abrasivo se mezcló con agua en una relación de una parte de carburo por tres partes de agua, esto con el fin de lograr una capa uniforme de abrasivo sobre el vidrio y al mismo tiempo que el agua sirva para disipar el calor generado en el proceso de cortado. Ya teniendo el material abrasivo seleccionado, se diseñaron y construyeron las herramientas de corte que se ven en la imagen 1:. Imagen 1. Herramientas de corte para vidrio de 2" y 0.5".. Estas herramientas funcionan al presionar la mezcla de abrasivo y agua contra el vidrio para que este se desgaste. Es claro que las herramientas al ser fabricadas con acero común, este también se va a desgastar y en mayor medida que el vidrio, esto se debe a que el acero es menos duro que el vidrio. En la Imagen 2 se muestra un pedazo de 14.

(18) IM-2007- I-18. vidrio con la respectiva capa de mezcla de abrasivo y agua. De la imagen 2 cabe resaltar que para mantener la el abrasivo en el lugar deseado, se utiliza plastilina para delimitar el área de corte y mantener la mezcla de agua y abrasivo en el lugar adecuado.. Imagen 2. Vidrio con piscina de abrasivo.. En las imágenes 3 y 4 se muestra la herramienta funcionando y los resultados del proceso de corte.. Imagen 3. Herramienta de corte funcionando en la fresa .. 15.

(19) IM-2007- I-18. Imagen 4. Probeta cortada y vidrio inicial.. En las imágenes 3 y 4 se observó todo el proceso de corte con la herramienta de corte de 2”, pero se entiende que el proceso para la herramienta de 0.5” es idéntico. Para ambos procesos se utilizó una velocidad baja de corte, de 125rpm, y se utilizó la fresa INDEX del Laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Los Andes. Los procesos de corte son bastante demorados (aproximadamente 1 hora y media para probetas de 2” y 40 minutos para probetas de 0.5”) y hay que renovar la mezcla de abrasivo y agua cada que el operario determine que el abrasivo se ha gastado. También hay que contar con varias herramientas de corte, pues como estas se desgastan en mayor medida que el vidrio, hay que cambiarlas cuando se hayan gastado. Con el proceso que se acabó de explicar, se concluyen las probetas de 0.5”, pero todavía falta terminar de preparar las probetas de 2”. Para esto se abrió un agujero de 3/8” en el centro del disco y se abrieron 4 ranuras en dirección radial de ¼” por ¼”, todo utilizando herramienta de tungsteno en un mototool. En la Imagen 5 se muestran las probetas de 2” y de 0.5” ambas terminadas.. 16.

(20) IM-2007- I-18. Imagen 5. Probetas de vidrio de 2” y 0.5” terminadas.. En la Imagen 6 se ve el acabado superficial de una probeta de 0.5” (que es el mismo para las probetas de 2”). Esta Imagen fue tomada usando el estereoscopio del CITEC.. Imagen 6. Acabado Superficial de una probeta de vidrio de 0.5" v ista en Estereoscopio con aumento de 12X.. En la Imagen 6 se observa una superficie muy lisa, como es de esperar en una probeta de vidrio. Las rallas que se alcanzan a ver son consecuencia del origen del 17.

(21) IM-2007- I-18. vidrio y de manejos que se le pudo haber dado antes de obtenerlo para la fabricación de las probetas. 7.2. Grafito El material para la fabricación de las probetas de Grafito fue suministrado a un precio mucho menor que el del mercado por MINGRACOL para colaborar con los el desarrollo del presente proyecto. Dicha compañía suministró en barras de 2” y de 0.5”, lo que hizo que la fabricación de las probetas iniciara con el corte de discos de aproximadamente 1cm de grosor, después ambas caras de los discos fueron refrentadas en el torno IMOMILL del laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes a una velocidad de 200RPM y una velocidad de avance de 0.1mm/s, con lo que se logró un acabado superficial muy bueno y suficiente para la realización de las pruebas. En la imagen 7 se ve el acabado superficial de una probeta de 0.5” (que es el mismo para las probetas de 2”) la cual fue tomada usando el estereoscopio del CITEC.. Imagen 7. Acabado Superficial de una probeta Grafito de 0.5" vista en Estereoscopio con aumento de 12X.. 18.

(22) IM-2007- I-18. En la anterior imagen se ve la calidad del acabado superficial, los poros son característicos del grafito utilizado y se alcanzad a diferenciar las hojuelas propias del ordenamiento del grafito. Al igual que en las probetas de vidrio, solo queda faltando terminar de acondicionar las probetas de 2”, abriendo un agujero de 3/8” en el centro de la probeta y se abrieron 4 ranuras en dirección radial de ¼” por ¼”, todo utilizando herramienta de metálica de corte en un mototool. 7.3. Hierro Gris La fabricación de estas probetas fue realizada con copas-sierra, las cuales en su diámetro interior tienen 2” y 0.5”, paro obtener las dimensiones requeridas para las probetas. Las herramientas utilizadas son las siguientes.. Imagen 8. Copas-sierra de 2” y 0.5” montadas en la fresa.. Después de tener las probetas de hierro gris el siguiente paso es fabricarle las ranuras por la cara que no se va a probar, y por último hay que preparar la cara a probar puliéndola al espejo, como para metalografía.. 19.

(23) IM-2007- I-18. 7.4. Baquelita La baquelita se trabajó exactamente igual que el hierro gris, pues las probetas fueron cortadas con las mismas copas-sierra de la Imagen 8. La cara que se va a probar no se preparó y se utilizó tal cual como se consigue en el mercado. Al intentar ajustar las probetas de este material a los portaprobetas del banco de pruebas se encontró el problema del poco espesor de la baquelita, lo cual dificulta la realización de ranuras como en las probetas de los otros materiales. Para esto se fabricaron dos acoples, uno para las probetas de 2” y otro para las de 0.5”. En la imagen 9 se muestran estos acoples y en la imagen 10 se observan las probetas con sus respectivos huecos para que se fijen a los acoples.. Imagen 9. Acoples para probetas de baquelita.. Imagen 10. Probetas de baquelita preparadas para fijarse a los acoples.. 20.

(24) IM-2007- I-18. 8. RESULTADOS. A continuación se muestran los resultados de las pruebas. 8.1.. Rugosidades Iniciales. En las Tablas 5, 6, 7 y 8 se muestran los datos iniciales de rugosidad para Grafito, Vidrio, Baquelita y Hierro Gris respectivamente. Estos al final de cada una de estas tablas se encuentran las estadísticas y los valores fueron tomados sobre probetas sin probar y en varias de ellas para obtener un consolidado estadístico. GRAFITO INICIAL Rugosidad i nicial Ra (µm). Rz (µm). Rt (µm). 1. 4.78. 32.99. 44.38. 2. 4.44. 31.97. 40.28. 3. 4.45. 29.94. 39.5. 4. 5.12. 34.61. 40.12. 5. 5.05. 33.52. 43.64. 6. 4.13. 29.86. 41.36. 7. 5.11. 35.12. 41.52. 8. 4.94. 30.47. 38.54. 9. 5.76. 34.58. 42.22. 10. 6.28. 31.73. 39.54. 5.006. 32.479. 41.11. 0.6385435. 1.9842964. 1.8822977. Media Desv Std. Tabla 5. Rugosidades iniciales del Grafito VIDRIO INICIAL Rugosidad i nicial Ra (µm). Media Desv Std. Rz (µm). Rt (µm). 1. 0.02. 0.18. 0.59. 2. 0.02. 0.28. 0.34. 3. 0.03. 0.21. 0.86. 4. 0.03. 0.17. 1.1. 5. 0.02. 0.16. 0.3. 6. 0.02. 0.28. 0.92. 7. 0.02. 0.17. 1. 8. 0.06. 0.18. 0.4. 9. 0.05. 0.24. 0.74. 10. 0.02. 0.12. 0.16. 0.029. 0.199. 0.641. 0.0144914. 0.0527994. 0.3289867. Tabla 6. Rugosidades iniciales del Vidrio. 21.

(25) IM-2007- I-18. BAQUELITA INICIAL Rugosidad i nicial Ra (µm). Rz (µm). Rt (µm). 1. 0.42. 2.47. 2.82. 2. 0.37. 2.46. 3.06. 3. 0.41. 2.32. 2.68. 4. 0.44. 2.44. 3.28. 5. 0.31. 2.06. 2.48. 6. 0.44. 3.45. 4.58. 7. 0.64. 2.56. 2.46. 8. 0.41. 2.27. 2.72. 9. 0.38. 2.46. 2.78. 10 Media Desv Std. 0.37. 2.53. 3.34. 0.419. 2.502. 3.02. 0.0869802. 0.3641672. 0.62482. Tabla 7. Rugosidades iniciales de la Baquelita HIERRO GRIS INICIAL Rugosidad i nicial Ra (µm). Media Desv Std. Rz (µm). Rt (µm). 1. 0.36. 2.04. 3.4. 2. 0.46. 3.45. 5.54. 3. 0.28. 2.7. 4.54. 4. 0.32. 3.66. 7.12. 5. 0.29. 2.26. 3.12. 6. 0.46. 2.44. 3.44. 7. 0.55. 3.45. 6.82. 8. 0.28. 2.7. 4.54. 9. 0.32. 3.66. 7.12. 10. 0.29. 2.26. 3.12. 0.361. 2.862. 4.876. 0.0953881. 0.6321181. 1.6641528. Tabla 8. Rugosidades iniciales del Hierro Gris. 8.2.. Grafito Vs. Grafito. Para esta prueba, por ser ambas probetas del mismo material, y para las siguientes pruebas que se pruebe un solo material, se computaron los resultados como si fuera una sola probeta, es decir que se hizo una única estadística de parámetros de rugosidad y un total de cambio de masa para las dos probetas juntas. A continuación se muestran las tablas con los resultados de las pruebas Grafito Vs. Grafito.. 22.

(26) IM-2007- I-18. Prueba # 1 T emp. (ºC) T iempo (hrs). 206 4. Carga (gr). P Grande P Pequeña. 2004.8. P (KPa). Grafito Grafito 155.2539782. Grafito. 3 4 5 Media Desv Std. Masa (Kg). Ra (µm) 5.51 6.12 4.19 6.58 4.71 5.75 5.92. Rz (µm) 34.98 31.12 35.5 30.52 31.45 21.57 21.75. Rt (µm) 43.16 40.5 47.6 45.74 45.16 29.34 33.04. 5.46 6.74 2.01 5.299 1.392252 Inicial P Final P Inicial G. 20.42 27.74 21.15 27.62 5.928908 2.0193 2.0185 27.0198. 37.28 35.78 32.26 38.986 6.363773. Final G ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.293 1.5317. GRANDE. 1 2 3 4 5 1 2. PEQUQEÑA. Rugosidad final. 27.0165 -4.859 6.2522 -0.05013. -2.124 6.6363. Tabla 9. Prueba 1 Grafito Vs. Grafito. Prueba # 2 T emp. (ºC) T iempo (hrs) Carga (gr). 206 3 2004.8. P Grande P Pequeña P (KPa). Grafito Grafito 155.2539782. Grafito. Media Desv Std Masa (Kg). Ra (µm) 10.05 7.36 6.85 6.97 7.15 3.54 3.24 3.75 1.93 1.4 5.224 2.821994 Inicial P Final P Inicial G Final G. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.218 2.8933. Rz (µm). Rt (µm). 30.59 31.42 33.29 25.96 24.14 23.2 26.16 30.64 22.69 25.16 27.325. 38.68 36.32 29.02 32.98 27.18 36.5 38.28 39.28 28.76 30.96 33.796. 3.808623 2.0202 2.0195 27.0266. 4.574905. GRANDE. 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5. PEQUQEÑA. Rugosidad final. 27.0206 -5.154 4.2945 -0.04603. -7.314 4.947. Tabla 10. Prueba 2 Grafito Vs. Grafito. 23.

(27) IM-2007- I-18. Prueba # 3 T emp. (ºC) T iempo (hrs) Carga (gr). 206 2 2004.8. P Grande P Pequeña P (KPa). Grafito Grafito 155.2539782. Grafito Rugosidad final. Media Desv Std Masa (Kg). Final G ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Rt (µm). 22.83 32.55 34.89 36.7 34.62 25.96 29.12 28.84 29.8 25.83 30.114 4.519076 2.0191 2.00277 27.0461. 37.46 41.96 43.02 33.58 42.16 32.66 40.92 40.82 42.34 33.76 38.868 4.113514. PEQUQEÑA. Rz (µm). 7.17 9.06 8.43 5.7 6.98 2.3 4.01 3.85 4.29 2.59 5.438 2.388727 Inicial P Final P Inicial G. GRANDE. Ra (µm) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5. 27.0231. 0.432 2.4726. -2.365 4.9355 -0.03933. -2.242 4.5237. Tabla 11. Prueba 3 Grafito Vs. Grafito. Prueba # 4 T emp. (ºC) T iempo (hrs) Carga (gr). 206 2 1700. P Grande P Pequeña P (KPa). Grafito Grafito 131.6499217. Grafito Rugosidad final. Masa (Kg). 1.049569 Inicial P Final P Inicial G. 4.522483 2.2119 2.2018 15.8226. 3.898376. -0.264 1.2285. PEQUQEÑA. 42.1 41.16 33.9 42 43.06 43.74 34.16 39 35.78 35.16 39.006. Final G ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Rt (µm). 38.4 29.63 26.62 36.62 29.96 25.64 27.56 26.88 27.1 25.7 29.411. Media Desv Std. Rz (µm). 5.88 5.26 4.59 6.89 5.01 3.38 4.32 4.27 3.88 3.94 4.742. GRANDE. Ra (µm) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5. 15.8006 -3.068 4.9387 -0.0321. -2.104 4.329. Tabla 12. Prueba 4 Grafito Vs. Grafito. 24.

(28) IM-2007- I-18. Prueba # 5 T emp. (ºC) T iempo (hrs). 206 2. Carga (gr). P Grande P Pequeña. 1349.8. P (KPa). Grafito Grafito 104.5300378. Grafito Rugosidad final. Masa (Kg). 33.34 34.88 29.24 32 29.48. 1 2 3 4 5. 3.3 1.74 4.41 1.57 1.72 3.179. 23.98 19.92 24.79 16.17 19.23 22.971. 34.68 28.66 36.36 37.72 28.1 32.446. 1.131905 Inicial P. 3.613811 2.0492. 3.453578. Final P. 2.0476. Inicial G. 8.2989. Final G. 8.2927. ∆ Media ∆ Desv Std. -1.827 1.2996. ∆ Masa(Kg). -9.508 4.1227. PEQUQEÑA. Rt (µm) 27.27 25.59 23.51 27.13 22.12. Media Desv Std. Rz (µm) 4.63 3.76 3.61 3.94 3.11. GRANDE. Ra (µm) 1 2 3 4 5. -8.664 3.9332. -0.0078. Tabla 13. Prueba 5 Grafito Vs. Grafito. A continuación se presentan las graficas que representan los anteriores resultados.. ∆Rugosidad (µm). ∆Rugosidad Vs. C arga (2horas) 5 0 1300 -5. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. ∆Ra ∆Rz ∆Rt. -10 -15 Carga (gr). Gráfica 1. ∆ Rugosidad Vs. Carga (2 horas). 25.

(29) IM-2007- I-18. ∆Masa (gr). ∆Masa Vs. Carga (2horas) 0.0000 1300 -0.0100. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. -0.0200. 2100 ∆Masa. -0.0300 -0.0400 -0.0500 Carga (gr). Gráfica 2. ∆ Masa Vs. Carga (2horas). ∆Rugosidad (µm). ∆ Rugosidad Vs. Tiempo (2000gr) 4 2 0 -2 1.8 -4 -6 -8 -10 -12. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. ∆Ra ∆Rz ∆Rt. Tiempo (hrs). Gráfica 3. ∆ Rugosidad Vs. Tiempo (2000gr). ∆Masa (gr). ∆Masa Vs. Tiempo (2000gr) 0 -0.011.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. -0.02 ∆Masa. -0.03 -0.04 -0.05 -0.06 Tie mpo (hrs). Gráfica 4. ∆ Masa Vs. Tiempo (2000gr). A continuación se muestran las imágenes de las probetas después de las pruebas.. 26.

(30) IM-2007- I-18. Imagen 11. Probeta Grafito Grande después de Prueba 1. Estereoscopio 10X. Imagen 12. Probeta Grafito Pequeña después de Prueba 1. Estereoscopio 12X. Imagen 13. Probeta Grafito Grande después de Prueba 2. Estereoscopio 10X. 27.

(31) IM-2007- I-18. Imagen 14. Grafito Grande después de Prueba 3. Estereoscopio 10X. Imagen 15. Grafito Grande después de Prueba 4. Estereoscopio 10X. Imagen 16. Grande después de Prueba 5. Estereoscopio 10X. 28.

(32) IM-2007- I-18. En esta prueba se observa claramente como el grafito se desgasta en mayor medida cuando la carga y/o el tiempo aumenta. Este hecho se evidencia directamente en las gráficas 2 y 4. Por otro lado, el grafito presenta un cambio de rugosidad bastante particular, pues a medida que aumenta la carga o el tiempo su rugosidad mejora, es decir que disminuye. En las imágenes se observa que cuando dura mucho tiempo las zonas más oscuras aumentan, como en las Imágenes 11 y 12 y cuando la carga va disminuyendo, en las Imágenes 13 y 14, estas zonas oscuras disminuyen también. Lo que debe estar sucediendo es que el grafito que se va desprendiendo durante el proceso, se va acumulando en los diferentes poros que tiene el material, esto junto con la presión que esta sufriendo el material en el proceso, hace que cada ves la superficie sea más pareja ya que los poros y los valles de la misma se van rellenando. En las gráficas 1 y 3 se observa como el cambio en todos los parámetros de rugosidad es negativo, lo que indica la mejora de la superficie de la que se viene discutiendo. Esta combinación de materiales podría ser utilizada para el motor de hidrógeno bajo la condición de reemplazar las piezas que se fabricaran en este material constantemente. Este hecho puede ser un inconveniente pues habría que incurrir en costos de mantenimiento muy seguido, pero de igual forma es una ventaja pues también se presta para poder revisar el estado del motor cada vez que haya que cambiar las piezas. También es de mejorar los acabados superficiales de las mismas, pues de estas pruebas se observa que se puede lograr y que esto aumentaría la vida del material.. 8.3.. Grafito Vs. Vidrio. A continuación se muestran las tablas con los resultados de las pruebas Grafito Vs. Vidrio.. 29.

(33) IM-2007- I-18. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 1 P Grande. 4 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Ra (µm) 1.51 2.02. Rz (µm) 11.19 14.68. Rt (µm) 17.46 20.54. Vidrio Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.76 4.09 2 0.83 4.69. 1.21 1.23 1.32 1.458 0.3358 Inicial. 10.18 8.41 9.68 10.828 2.3745 16.487. 14.38 17.06 11.5 16.188 3.4119. Final. 24.922 3.8967. Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). Grafito. ∆ Media. -3.548. 16.379 21.651. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.7215. 3.0945. 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). -0.5797. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Vidrio 155.2539782. 0.75 0.6 0.57 0.702 0.1117 Inicial. 4.29 3.93 3.1 4.02 0.5876 1.2302. Final. 1.2305. Rt (µm) 6.5 7.48 5.24 6.5 5.04 6.152 1.0092. 0.673. 3.821. 5.511. 0.1126. 0.59. 1.0615. 0.0003. Tabla 14. Prueba 1 Grafito Vs. Vidrio. Prueba # 2 Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. P Grande. 3 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). Ra (µm) 3.48 4.49 3.47 2.53 2.7 3.334 0.7785 Inicial. Rz (µm) 27.47 28.66 28.98 22.24 23.16 26.102 3.1729 16.491. Final. 16.489. Rt (µm) 37.62 40.86 35.88 29.96 37.02 36.268 3.9819. ∆ Media. -1.672. -6.377. -4.842. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 1.0069. 3.7423. 4.4044. -0.4718. Grafito Vidrio 155.2539782. Vidrio Rugosidad final Ra (µm) 1 0.38 2 0.22 3 0.26 4 0.22 5 0.2 Media 0.256 Desv Std 0.0727 Inicial Masa (Kg) Final ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Rz (µm) 1.94 1.59 1.6 1.35 1.61 1.618 0.2102 1.2291. Rt (µm) 2.94 2.26 2.08 1.76 3.16 2.44 0.5901. 1.2295. 0.227. 1.419. 1.799. 0.0741. 0.2167. 0.6756. 0.0004. Tabla 15. Prueba 2 Grafito Vs. Vidrio. 30.

(34) IM-2007- I-18. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 3 P Grande. 2 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Ra (µm) 1.6 2.85 3.32 3.57 3.31 2.93 0.7876. Rz (µm) 18.88 25.14 18.73 16.96 19.8 19.902 3.1032. Vidrio Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.09 0.8 2 0.21 0.53 3 0.14 0.68 4 0.09 0.37 5 0.12 0.35 Media 0.13 0.546 Desv Std 0.0495 0.195. Inicial Final. 10.582 4.9095. Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std. ∆ Media. -2.076. 16.502 16.032 12.577. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 1.0139. 3.6834. Masa (Kg). Grafito. Rt (µm) 22.96 32.3 31.88 30.5 35 30.528 4.5344. Masa (Kg). -0.4697. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Vidrio 155.2539782. Inicial Final. Rt (µm) 1 1.58 1.56 0.78 0.8 1.144 0.3983. 1.2289 1.2283. 0.101. 0.347. 0.503. 0.0516. 0.202. 0.5166. -0.0006. Tabla 16. Prueba 3 Grafito Vs. Vidrio. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 4 P Grande. 2 1699.7. P Pequeña P (Kpa). Grafito Rugosidad final. ∆ Media. -3.718. Rz (µm) 11.8 10.78 8.04 16.64 8.58 11.168 3.4269 13.532 13.317 21.311. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.7063. 3.9599. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). Ra (µm) 1.48 1.29 0.96 1.68 1.03 1.288 0.3019 Inicial Final. -0.2143. Grafito. Rt (µm) 15.08 16.34 10.08 21.68 17.7 16.176 4.2133. 4.6146. 24.934. Vidrio 131.6266893. Vidrio Rugosidad final Ra (µm) 1 0.34 2 0.24 3 0.2 4 0.23 5 0.16 Media 0.234 Desv Std 0.0669 Inicial Masa (Kg) Final ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Rz (µm) 2.1 1.58 1.68 1.62 1.35 1.666 0.2729 1.2211 1.2218. Rt (µm) 2.48 1.72 2.28 2.34 1.6 2.084 0.3961. 0.205. 1.467. 1.443. 0.0685. 0.278. 0.5149. 0.0007. Tabla 17. Prueba 4 Grafito Vs. Vidrio. 31.

(35) IM-2007- I-18. Prueba # 5 P Grande. Temp (ºC) Tiempo (hrs). 206. Carga (gr). 1349.8. P (Kpa). Ra (µm) 1.17 1.03 0.89 1.24 1.38 1.142 0.1891. Rz (µm) 8.8 7.82 6.77 9.46 10.92 8.754 1.5812. Vidrio Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.14 1.04 2 0.2 1.7 3 0.19 1.15 4 0.31 1.9 5 0.81 1.17 Media 0.33 1.392 Desv Std 0.2754 0.3823. Inicial Final -3.864. 11 11.124 23.725. -27.91. 0.666. 2.5372. 2.8527. 2. P Pequeña. Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Grafito. Rt (µm) 13.84 9.42 13.98 14 14.76 13.2 2.1436. Masa (Kg). -0.0122. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Vidrio 104.5300378. Inicial Final. Rt (µm) 1.68 3.28 1.58 2.7 1.32 2.112 0.8377. 1.1884 1.1896. 0.301. 1.193. 1.471. 0.2758. 0.386. 0.9. 0.0012. Tabla 18. Prueba 5 Grafito Vs. Vidrio. A continuación se presentan las graficas que representan el Grafito de los anteriores resultados.. ∆Rugo sidad (µm). ∆Rugosidad Vs. C arga Probeta Grafito (2horas) 0 1300 -5. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. -10 ∆Ra. -15. ∆Rz. -20. ∆Rt. -25 -30 -35 Carga (gr). Gráfica 5. ∆ Rugosidad Vs. Carga Probeta Grafito (2horas). 32.

(36) IM-2007- I-18. ∆Masa (gr). ∆Masa Vs. Carga Probeta Grafito (2horas) 0 -0.051300 -0.1 -0.15 -0.2 -0.25 -0.3 -0.35 -0.4 -0.45 -0.5. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. ∆Masa. Carga (g r). Gráfica 6. ∆ Masa Vs. Carga Probeta Grafito (2horas). ∆ Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr) 0. ∆R ugosidad (µm). -5. 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. -10. ∆Ra ∆Rz. -15. ∆Rt. -20 -25 -30 Tiempo (hrs). Gráfica 7. ∆ Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr). 33.

(37) IM-2007- I-18. ∆Masa Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr) 0. ∆Masa (gr). -0.1. 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. -0.2 -0.3. ∆Masa. -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 Tiempo (h rs). Gráfica 8. ∆ Masa Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr). A continuación se muestran las imágenes de las probetas de grafito después de las pruebas.. Imagen 17. Grafito Después de Prueba 1. Estereoscopio 10X. Imagen 18. Grafito Después de Prueba 2. Estereoscopio 10X. 34.

(38) IM-2007- I-18. Imagen 19. Grafito Después de Prueba 3. Estereoscopio 10X. Imagen 20. Grafito Después de Prueba 4. Estereoscopio 10X. Imagen 21. Grafito Después de Prueba 5. Estereoscopio 10X. 35.

(39) IM-2007- I-18. Del anterior juego de gráficas se puede ver que el grafito pierde masa, o se desgasta, a medida que el tiempo de prueba o la carga aumenta. Este hecho es el esperado, pues el vidrio al ser mucho más duro va a desgastarlo. En cuanto a la rugosidad se observa que los cambios siempre son negativos, lo que indica que el vidrio a medida que desgasta el grafito, va disminuyendo su rugosidad. En este caso la mejora de la superficie es mucho mayor que en el caso del grafito contra grafito, pues el vidrio es tan duro que obliga al grafito a adoptar su superficie. En las imágenes cabe resaltar que se el desgaste y el mejoramiento de la superficie depende más de la carga que del tiempo pues en la Imagen 19 es cuando ya se observa claramente la zona desgastada, mientras que en las imágenes 20 y 21, las cuales corresponden a menor carga, el mejoramiento de la superficie no es tan notorio. Una vez la carga es fijada, Imágenes 18 y 17, se nota que la zona de desgaste se mantiene constante, pero como en las mediciones se detecta un cambio de masa, esto indica que la superficie parece mantener su condición bajo un desgaste. De todo lo anterior se puede concluir que el grafito se comporta bastante bien y dentro de lo esperado y que si se mejora a calidad, se puede disminuir la tasa de desgaste inicial, aunque esto no sería significativo.. A continuación se presentan las graficas que representan el Vidrio de los anteriores resultados.. 36.

(40) IM-2007- I-18. ∆Ru gosidad Vs. Carga Probeta Vidrio (2 horas) 2.5. ∆ Rugosidad (µm). 2 1.5. ∆Ra ∆Rz. 1. ∆Rt. 0.5 0 1300. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. Carga (gr). Gráfica 9. ∆ Rugosidad Vs. Carga Probeta Vidrio (2 horas). ∆M asa Vs. Carga Probeta Vidrio (2 h oras) 0.0014 0.0012 0.001 ∆Masa (gr). 0.0008 0.0006 0.0004. ∆ Masa. 0.0002 0 -0.00021300. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. -0.0004 -0.0006 -0.0008 Carga (gr). Gráfica 10. ∆ Masa Vs. Carga Probeta Vidrio (2 horas). 37.

(41) IM-2007- I-18. ∆Rugosidad Vs. Tiemp o Probeta Vidrio (2000gr) 7. ∆ Rugosidad (µm). 6 5 4. ∆Ra. 3. ∆Rz ∆Rt. 2 1 0 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. Tiempo (hrs). Gráfica 11. ∆ Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Vidrio (2000gr). ∆M asa Vs. Tiemp o Probeta Vidrio (2000gr) 0.0006 0.0004. ∆Masa (gr). 0.0002 0 -0.0002. 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. ∆ Masa. -0.0004 -0.0006 -0.0008 Tiempo (hrs). Gráfica 12. ∆ Masa Vs. Tiempo Probeta Vidrio (2000gr). A continuación se muestran las imágenes de las probetas de grafito después de las pruebas.. 38.

(42) IM-2007- I-18. Imagen 22. Vidrio Después de Prueba 1. Estereoscopio 12X. Imagen 23. Vidrio Después de Prueba 2. Estereoscopio 12X. Imagen 24. Vidrio Después de Prueba 3. Estereoscopio 12X. 39.

(43) IM-2007- I-18. Imagen 25. Vidrio Después de Prueba 4. Estereoscopio 12X. Imagen 26. Vidrio Después de Prueba 5. Estereoscopio 12X. El cambio de masa en las probetas de vidrio no es significativo, ya que por la diferencia de durezas entre estos materiales el vidrio prácticamente no sufre desgaste. Es mas, se observa que la masa a veces pareciera tender a aumentar, lo cual se explica porque el grafito desgastado se va a cumulando en los defectos superficiales, como se ve progresivamente desde la imagen 26 a la 22, pero en verdad el cambio de masa no debería ser tenido en cuenta. Lo anterior también explica el cambio de rugosidad en el vidrio, pues se ve que al irse acumulando, este va acentuando los defectos superficiales del vidrio, lo cual se ve reflejado en le rugosidad.. 40.

(44) IM-2007- I-18. En general es una buena combinación el grafito con el vidrio pues el grafito se desgasta a una mayor tasa que el vidrio, lo que cumpliría con los requisitos del mantenimiento del motor, si eventualmente se usaran estos materiales. Si se llegaran a escoger estos materiales hay que tener especial cuidado en los métodos de fabricación para el vidrio y en el acabado superficial del grafito.. 8.4.. Grafito Vs. Baquelita. A continuación se muestran las tablas con los resultados de las pruebas Grafito Vs. Baquelita.. Temp (ºC) Tiempo hrs) Carga (gr). 206 4 2004.8. Prueba # 1 P Grande P Pequeña P (Kpa). Baquelita Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆Masa(Kg). Ra (µm) 0.67 0.6 0.72. Rz (µm) 4.04 4.07 4.99. Rt (µm) 7.44 4.98 6.84. 0.75 0.75 0.698 0.0638 Inicial. 4.71 4.66 4.494 0.4202 4.1345. 6.6 5.62 6.296 0.9856. Final. 4.0889. Grafito Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 3.97 28.77 2 4.13 28.72 3 3.06 21.94 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). 0.279. 1.992. 3.276. 0.1079. 0.556 -0.2449. 1.167. Baquelita Grafito 155.2539782. ∆ Media ∆ Desv Std ∆Masa(Kg). 3.19 3.88 3.646 0.4861 Inicial. 22.02 24.8 25.25 3.392 1.8964. Final. 1.8954. Rt (µm) 35 34.82 33.76 35.78 31.92 34.256 1.4914. -1.36. -7.229. -6.854. 0.8025. 3.9298 -0.0049. 2.4015. Tabla 19. Prueba 1 Grafito Vs. Baquelita. 41.

(45) IM-2007- I-18. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 2 P Grande. 3 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Baquelita Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). Ra (µm) 0.58 1.18 0.6 0.54 0.72 0.724 0.2636. Rz (µm) 3.82 6.42 4.04 4.31 4.64 4.646 1.038. Inicial Final. 4.2121 4.1232. ∆ Media ∆ Desv Std. Rt (µm) 5.36 9.4 4.7 6.52 7.64 6.724 1.8707. 2.144. 3.704. 0.2776. 1.1. 1.9723. -0.1993. Grafito 155.2539782. Grafito Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 4 27.78 2 2.85 24.87 3 5.72 33.04 4 3.26 25.42 5 3.06 23.37 Media 3.778 26.896 Desv Std 1.1689 3.7831 Masa (Kg). 0.305. ∆Masa(Kg). Baquelita. ∆ Media ∆ Desv Std ∆Masa(Kg). Inicial Final. Rt (µm) 41.44 34.6 40.42 34.76 30.44 36.332 4.5549. 1.8984 1.8966. -1.228. -5.583. -4.778. 1.332. 4.2719. 4.9285. -0.0039. Tabla 20. Prueba 2 Grafito Vs. Baquelita. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 3 P Grande. 2 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Baquelita Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Ra (µm) 0.66 0.73 0.66 0.63 0.54 0.644 0.0688. Rz (µm) 4.92 5.19 4.68 3.8 3.62 4.442 0.6951. Inicial Final. 4.3063 4.1959. Rt (µm) 2.66 9.42 5.64 4.5 4.78 5.4 2.496. 1.94. 2.38. 0.1109. 0.7847. 2.573. Grafito 155.2539782. Grafito Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 3.04 17.1 2 4.39 20.02 3 4.46 20.43 4 3.14 20.01 5 4.52 21.5 Media 3.91 19.812 Desv Std 0.7508 1.6331 Masa (Kg). 0.225. -0.1104. Baquelita. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Inicial Final. Rt (µm) 26.64 25.56 31.78 25.08 30 27.812 2.9343. -1.096. 1.9015 1.8994 12.667. -13.3. 0.9856. 2.5699. 3.4862. -0.0021. Tabla 21. Prueba 3 Grafito Vs. Baquelita. 42.

(46) IM-2007- I-18. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 4 P Grande. 2 1699.7. P Pequeña P (Kpa). Baquelita Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Ra (µm) 0.62 0.68 0.6 0.64 0.48 0.604 0.0754. Rz (µm) 3.52 4.62 4.19 4.7 3.18 4.042 0.6717. Inicial Final. 4.2118 4.1266. Baquelita. Rt (µm) 4.06 6 5.2 5.68 4.22 5.032 0.8645. Grafito Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 2.99 23.27 2 2.93 18.16 3 2.98 19.43 4 2.62 15.93 5 2.94 17.14 Media 2.892 18.786 Desv Std 0.1542 2.8186 Masa (Kg). 0.185. 1.54. 2.012. 0.1151. 0.764. 1.0666. -0.0852. Grafito 131.6266893. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Inicial Final. Rt (µm) 31.04 25.54 28.82 25.16 20.24 26.16 4.1025. -2.114. 2.1559 2.1541 13.693. -14.95. 0.6569. 3.4471. 4.5137. -0.0018. Tabla 22. Prueba 4 Grafito Vs. Baquelita. Temp (ºC) Tiempo (hrs). 206. Prueba # 5 P Grande. 2. Carga (gr). P Pequeña. 1349.8. Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 104.5300378 Grafito. Rugosidad final. Media Desv Std. Grafito. P (Kpa). Baquelita. 1 2 3 4 5. Baquelita. Ra (µm) 0.67 0.64 0.57 0.51 0.62 0.602 0.063. Rz (µm) 4.07 3.52 3.96 3.32 4.5 3.874 0.4663. Inicial Final. 4.2055 4.1207. Rt (µm) 5.06 4.16 5.9 4.44 5.38 4.988 0.7029. Masa (Kg). 0.183. 1.372. 1.968. 0.1074. 0.5917. 0.9405. -0.0848. Rugosidad final Ra (µm) 1 3.26 2 3.53 3 3.73 4 2.93 5 3.18 Media 3.326 Desv Std 0.3112. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Inicial Final. Rz (µm) 23.44 23.86 25.35 25.17 23.11 24.186 1.0178. Rt (µm) 29.52 31.38 32.62 27.84 26.36 29.544 2.5434. 1.9432 1.9422. -1.68. -8.293. -11.57. 0.7103. 2.2301. 3.1641. -0.001. Tabla 23. Prueba 5 Grafito Vs. Baquelita. 43.

(47) IM-2007- I-18. A continuación se presentan las graficas que representan la Baquelita de los anteriores resultados.. ∆Rugosidad Vs. C arga Probeta B aquelita (2horas). ∆Rugosid ad (µm). 4 3.5 3 2.5. ∆Ra. 2. ∆Rz. 1.5. ∆Rt. 1 0.5 0 1300. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. Carga (gr). Gráfica 13. ∆ Rugosidad Vs. Carga Probeta Baquelita (2horas). ∆Masa Vs. C arga Probeta B aquelita (2horas). ∆Masa (gr). 0 1300 -0.02. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. -0.04 -0.06. ∆M asa. -0.08 -0.1 -0.12 Carga (g r). Gráfica 14. ∆ Masa Vs. Carga Probeta Baquelita (2horas). 44.

(48) IM-2007- I-18. ∆Rugosidad (µm). ∆Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Baquelita (2000gr) 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1.8. ∆Ra ∆Rz ∆Rt. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. Tiempo (hrs). Gráfica 15. ∆ Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Baquelita (2000gr). ∆Masa Vs. Tiempo Probeta Baquelita (2000gr). ∆Masa (gr). 0 1.8 -0.05. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. -0.1 -0.15. ∆M asa. -0.2 -0.25 -0.3 Tie mpo (hrs). Gráfica 16. ∆ Masa Vs. Tiempo Probeta Baquelita (2000gr). A continuación se muestran las imágenes de las probetas de la Baquelita después de las pruebas.. 45.

(49) IM-2007- I-18. Imagen 27. Baquelita Después de Prueba 1. Estereoscopio 10X. Imagen 28. Baquelita Después de Prueba 2. Estereoscopio 10X. Imagen 29. Baquelita Después de Prueba 3. Estereoscopio 10X. 46.

(50) IM-2007- I-18. Imagen 30. Baquelita Después de Prueba 4. Estereoscopio 10X. Imagen 31. Baquelita Después de Prueba 5. Estereoscopio 10X. De estas pruebas se puede observar que la baquelita no pierde mucha masa frente al grafito, y aunque a la larga el grafito termina rayando la baquelita, el proceso inicia con el grafito rayando a la baquelita, como se ve en la imagen 31. Este hecho se corrobora al observar que la perdida de masa por parte de la baquelita al tener poca carga o durar poco tiempo, es muy pequeña. La rugosidad sufre un cambio drástico al con el mayor tiempo y con la mayor carga, evidenciando que a la larga el grafito raya la baquelita.. Pero estos cambios de. rugosidad son aceptables y están dentro de un desgaste bajo.. 47.

(51) IM-2007- I-18. A continuación se presentan las graficas que representan el Grafito de los anteriores resultados.. ∆Rugosid ad Vs. Carga Probeta Gr afito (2 horas) 0 -21300. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. ∆R ugosidad (µm). -4 -6 -8. ∆Ra. -10. ∆Rz. -12. ∆Rt. -14 -16 -18 -20 Carga (gr). Gráfica 17. ∆ Rugosidad Vs. Carga Probeta Grafito (2 horas). ∆M asa Vs. Carga Prob eta Grafito (2 horas) 0 1300. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. ∆Masa (gr). -0.0005 -0.001 ∆ Masa. -0.0015 -0.002 -0.0025 Carga (gr). Gráfica 18. ∆ Masa Vs. Carga Probeta Grafito (2 horas). 48.

(52) IM-2007- I-18. ∆Rugosidad Vs. Tiemp o Probeta Grafito (2000gr) 0. ∆R ugosidad (µm). -2 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. -4 -6. ∆Ra ∆Rz. -8. ∆Rt. -10 -12 -14 -16 Tiempo (hrs). Gráfica 19. ∆ Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr). ∆M asa Vs. Tiemp o Probeta Grafito (2000gr) 0 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. ∆Masa (gr). -0.001 -0.002 ∆ Masa. -0.003 -0.004 -0.005 -0.006 Tiempo (hrs). Gráfica 20. ∆ Masa Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr). A continuación se muestran las imágenes de las probetas de grafito después de las pruebas.. 49.


(54) IM-2007- I-18. Imagen 35. Grafito Después de Prueba 4. Estereoscopio 12X. Imagen 36. Grafito Después de Prueba 5. Estereoscopio 12X. Según las gráficas 18 y 20, el grafito prácticamente no pierde masa ni con el tiempo y con la carga, y al observar las imágenes 32 a 36, se puede ver este hecho, pues las marcas de desgaste son prácticamente iguales a lo largo de todas las pruebas. La rugosidad presenta una mejoría, aunque no tan sustancial como en el caso del grafito contra el vidrio. Al igual que en los casos anteriores, se recomienda que se mejore el acabado superficial del grafito. Pero a pesar de esto, esta combinación resulta siendo bastante buena, pues el grafito no sufre mayor desgaste y la baquelita, aunque se desgasta, lo hace en un valor bastante moderado. En cuanto las rugosidades la baquelita puede. 51.

(55) IM-2007- I-18. llegar a presentar problemas, pues la tendencia que presenta es de aumentar su rugosidad, mientras que el grafito la mejora.. 8.5.. Grafito Vs. Hierro Gris. A continuación se muestran las tablas con los resultados de las pruebas Grafito Vs. Hierro Gris.. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 1 P Grande. 4 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Ra (µm) 2.37 2.56. Rz (µm) 17.36 19.4. Rt (µm) 26.3 31.04. Hierro Gris Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.09 0.89 2 0.07 0.78. 3.94 2.73 2.87 2.894 0.6139. 29.7 20.63 21.44 21.706 4.7259. 41.72 31.2 33.44 32.74 5.6539. Inicial. 24.259. Final. -8.37 5.959. Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). Grafito. ∆ Media. -2.112. 24.259 10.773. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.8858. 5.1256 -0.0061. 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Hierro Gris 155.2539782. 0.1 0.06 0.07 0.078 0.0164. 0.56 0.61 0.5 0.668 0.1621. Inicial. 6.7467. Final. 6.7465. Rt (µm) 1.52 1.78 0.86 0.92 0.68 1.152 0.4721. -0.283. -2.194. -3.724. 0.0968. 0.6526. 1.7298. -0.001. Tabla 24. Prueba 1 Grafito Vs. Hierro Gris. 52.

(56) IM-2007- I-18. Prueba # 2 Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. P Grande. 3 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). Ra (µm) 2.61 3.22 3.4 2.86 2.97 3.012 0.3083 Inicial. Rz (µm) 20.88 21.55 21.12 19.39 19.64 20.516 0.9489 24.261. Final. 12.338 2.5742. ∆ Media. -1.994. 24.26 11.963. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.7091. 2.1995. Grafito. Rt (µm) 31.48 28.86 29.08 27.02 27.42 28.772 1.7559. -0.0057. Hierro Gris 155.2539782. Hierro Gris Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.09 0.66 2 0.1 1 3 0.18 2.95 4 0.08 1.1 5 0.06 0.81 Media 0.102 1.304 Desv Std 0.046 0.9357 Inicial 6.7467 Masa (Kg) Final 6.7469 ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Rt (µm) 1.14 2.34 10.32 2.22 1.78 3.56 3.8081. -0.259. -1.558. -1.316. 0.1059. 1.1292. 4.1558. -0.0008. Tabla 25. Prueba 2 Grafito Vs. Hierro Gris. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 3 P Grande. 2 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Ra (µm) 2.66 3.19 2.95 3.57 2.83 3.04 0.3536. Rz (µm) 21.12 26.41 18.2 23.2 19.64 21.714 3.2118. Hierro Gris Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.14 1.22 2 0.1 0.55 3 0.14 0.71 4 0.07 1.06 5 1.15 1.62 Media 0.32 1.032 Desv Std 0.4649 0.4236. Inicial Final. -8.798 6.4535. Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std. ∆ Media. -1.966. 24.266 24.262 10.765. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.7299. 3.7753. Masa (Kg). Grafito. -0.0044. Rt (µm) 30.7 37.3 24.66 39.8 29.1 32.312 6.1729. Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Hierro Gris 155.2539782. Inicial Final. Rt (µm) 2.24 0.96 1.16 1.74 3.58 1.936 1.0474. 6.7469 6.7459. -0.041. -1.83. -2.94. 0.4746. 0.7609. 1.9663. -0.001. Tabla 26. Prueba 3 Grafito Vs. Hierro Gris. 53.

(57) IM-2007- I-18. Prueba # 4 Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. P Grande. 2 1699.7. P Pequeña P (Kpa). Grafito Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). Ra (µm) 4.86 4.37 3.74 5.65 2.63 4.25 1.1436 Inicial. Rz (µm) 34.9 32.07 28.51 31.54 27.3 30.864 3.0184 13.695. Final. 13.692. Grafito. Rt (µm) 44.98 42.06 35.74 42.4 36.92 40.42 3.9229. ∆ Media. -0.756. -1.615. -0.69. ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 1.3098. 3.6123. 4.3511. -0.0032. Hierro Gris 131.6266893. Hierro Gris Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.2 2.44 2 0.11 1.28 3 0.61 3.36 4 0.44 2.02 5 0.31 1.73 Media 0.334 2.166 Desv Std 0.1976 0.7901 Inicial 6.9679 Masa (Kg) Final 6.9678 ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Rt (µm) 7.6 1.76 6.52 3.1 3.26 4.448 2.4841. -0.027. -0.696. -0.428. 0.2194. 1.0119. 2.99. -1E-04. Tabla 27. Prueba 4 Grafito Vs. Hierro Gris. Temp (ºC) Tiempo (hrs). Prueba # 5 P Grande. 206 2. Carga (gr). P Pequeña P (Kpa). Ra (µm) 4.38 4.25 4.59 6.7 3.61 4.706 1.1731. Rz (µm) 27.47 28.44 31.66 36.72 25.86 30.03 4.2978. Hierro Gris Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.09 1.46 2 0.07 0.96 3 0.19 0.66 4 0.11 0.8 5 0.15 0.92 Media 0.122 0.96 Desv Std 0.0482 0.303. Inicial Final. 12.784 12.782. Rugosidad final. Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Hierro Gris. 1349.8 Grafito. 1 2 3 4 5. Grafito. Rt (µm) 37 37.9 41.14 40.24 45.56 40.368 3.3542. Masa (Kg). -0.3. -2.449. -0.742. 1.3357. 4.7337. 3.8463. -0.0024. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 104.5300378. Inicial Final. Rt (µm) 3.28 2.24 1 1.52 1.86 1.98 0.8579. 6.8563 6.8558. -0.239. -1.902. -2.896. 0.1069. 0.701. 1.8723. -0.0005. Tabla 28. Prueba 5 Grafito Vs. Hierro Gris. 54.

(58) IM-2007- I-18. A continuación se presentan las graficas que representan el Grafito de los anteriores resultados.. ∆Rugosidad Vs. C arga Probeta Grafito (2horas) 4 ∆Rugo sidad (µm). 2 0 -21300. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. -4. ∆Ra ∆Rz. -6. ∆Rt. -8 -10 -12 -14 Carga (gr). Gráfica 21. ∆ Rugosidad Vs. Carga Probeta Grafito (2horas). ∆Masa (gr). ∆Masa Vs. Carga Probeta Grafito (2horas) 0 -0.00051300 -0.001 -0.0015 -0.002 -0.0025 -0.003 -0.0035 -0.004 -0.0045 -0.005. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. ∆M asa. Carga (gr). Gráfica 22. ∆ Masa Vs. Carga Probeta Grafito (2horas). 55.

(59) IM-2007- I-18. ∆Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr) 0. ∆R ugosidad (µm). -2 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. -4 -6. ∆Ra. -8. ∆Rz. -10. ∆Rt. -12 -14 -16 Tiempo (hrs). Gráfica 23. ∆ Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr). ∆Masa Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr) 0. ∆Masa (gr). -0.001. 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. -0.002 -0.003. ∆M asa. -0.004 -0.005 -0.006 -0.007 Tiemp o (hrs). Gráfica 24. ∆ Masa Vs. Tiempo Probeta Grafito (2000gr). A continuación se muestran las imágenes de las probetas de grafito después de las pruebas.. 56.


(61) IM-2007- I-18. Imagen 40. Grafito Después de Prueba 4. Estereoscopio 10X. Imagen 41. Grafito Después de Prueba 5. Estereoscopio 10X. Según los resultados que se acaban de presentar, el grafito se la lleva muy bien con el hierro gris por las siguientes razones: el desgaste (o cambio de masa) con respecto al tiempo y a la carga es muy pequeño; la rugosidad mejora en buena medida y en las imágenes 37 a 41 se evidencia lo anterior, pues no se observa una zona de desgaste muy pronunciada.. A continuación se presentan las graficas que representan la Hierro Gris de los anteriores resultados.. 58.

(62) IM-2007- I-18. ∆Rugo sidad Vs. Carga Prob eta Hierro Gris (2 ho ras) 2. ∆R ugosidad (µm). 1 0 1300 -1. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. ∆Ra ∆Rz. -2. ∆Rt. -3 -4 -5 Carga (gr). Gráfica 25. ∆ Rugosidad Vs. Carga Probeta Hierro Gris (2 horas). ∆M asa Vs. Carga Prob eta Hierro Gris (2 hor as) 0. ∆Masa (gr). 1300 -0.0002. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. -0.0004 ∆ Masa. -0.0006 -0.0008 -0.001 -0.0012 Carga (gr). Gráfica 26. ∆ Masa Vs. Carga Probeta Hierro Gris (2 horas). 59.

(63) IM-2007- I-18. ∆Rugosidad Vs. Tie mpo Probe ta Hierro Gris (2000gr) 2. ∆R ugosidad (µm). 1 0 -1. 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. ∆Ra ∆Rz. -2. ∆Rt. -3 -4 -5 Tiempo (hrs). Gráfica 27. ∆ Rugosidad Vs. Tiempo Probeta Hierro Gris (2000gr). ∆M asa Vs. Tie mpo Probe ta Hierro Gris (2000gr) 0 1.8. 2.3. 2.8. 3.3. 3.8. ∆Masa (gr). -0.0002 -0.0004 ∆ Masa. -0.0006 -0.0008 -0.001 -0.0012 Tiempo (hrs). Gráfica 28. ∆ Masa Vs. Tiempo Probeta Hierro Gris (2000gr). A continuación se muestran las imágenes de las probetas de la Hierro Gris después de las pruebas.. 60.

(64) IM-2007- I-18. Imagen 42. Hierro Gris Después de Prueba 1. Estereoscopio 12X. Imagen 43. Hierro Gris Después de Prueba 2. Estereoscopio 12X. Imagen 44. Hierro Gris Después de Prueba 3. Estereoscopio 12X. 61.

(65) IM-2007- I-18. Imagen 45. Hierro Gris Después de Prueba 4. Estereoscopio 12X. Imagen 46. Hierro Gris Después de Prueba 5. Estereoscopio 12X. En este caso el hierro gris no pierde masa, según las gráficas 26 y 29, pues por la forma de los cambios de masa y sus valores, estos cambios deben obedecer a acumulación de grafito. La rugosidad aparentemente mejora tanto con el tiempo como con la carga, pero por la forma tan azarosa de la distribución de estos cambios es más coherente concluir que la rugosidad no cambia. Entonces el grafito y el hierro gris es una excelente combinación de materiales, pues como ya se explico el uno frente al otro se comportan muy bien tanto al variar la carga. 62.

(66) IM-2007- I-18. como al variar el tiempo. Adicionalmente, el hierro gris es muy comercial y de relativa facilidad para su manufactura, al igual que el grafito, lo que los hace una combinación muy buena.. 8.6.. Vidrio Vs. Vidrio. A continuación se muestran las tablas con los resultados de las pruebas Vidrio Vs. Vidrio.. Temp (ºC) Tiempo (hrs). 206 2. Carga (gr). Prueba # 1 P Grande P Pequeña. 1349.8. Vidrio Vidrio. P (Kpa). 104.5300378. Vidrio. Media Desv Std. Ra (µm) 1.37 1.37 0.96 1.49 1.49 0.92 0.92 1.07 1.15 1 1.174 0.2341. Rz (µm) 8.4 7.75 5.55 7.78 8.39 6.73 5.74 6 6.74 5.21 6.829 1.1928. Inicial P Final P. 1.1412. Inicial G. 19.869. Rt (µm) 10.06 11.36 6.52 10.02 9.84 9.58 6.82 6.82 7.68 6.32 8.502 1.8522. Masa (Kg). GRANDE. 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5. PEQUQEÑA. Rugosidad final. se rompe la pr obeta grande cuando la prueba llevaba 1hr y 10 mins. Final G ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 1.145 0.2345. 6.63 1.194. 7.861 1.8812. -19.8686. Tabla 29 . Prueba 1 Vidrio Vs. Vidrio. 63.

(67) IM-2007- I-18. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). Prueba # 2 P Grande P Pequeña P (Kpa). 206 2 1699.7. Vidrio Vidrio 131.6266893. Vidrio Rugosidad final. Media Desv Std. Masa (Kg). Final P Inicial G. Rt (µm) 8.1 7.44 12.4 11.5 12.52 6.86 10.3 9.5 7.96 8.2 9.478 2.0923. 1.2001. PEQUQEÑA. Rz (µm) 6.55 7.7 9.26 9.84 7.93 5.95 7.25 7.06 6.74 6.52 7.48 1.2425. GRANDE. 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5. Ra (µm) 1.28 0.97 1.51 1.62 1.7 0.93 1.36 1.15 1.21 1.04 1.277 0.2686 Inicial P. Se rompe a los 20 minutos de prueba De aquí en adelante se c anc elan l as pruebas por seguridad y porque no s e van a poder rec oger datos. 18.738. Final G ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 1.248 0.269. 7.281 1.2436 -18.7381. 8.837 2.118. Tabla 30. Prueba 2 Vidrio Vs. Vidrio. A continuación se presentan las graficas que representan anteriores resultados. ∆Rugosidad Vs. Carga Vidrio (2horas). ∆Rugosid ad (µm). 12 10 8 ∆Ra. 6. ∆Rz. 4. ∆Rt. 2 0 1300. 1400. 1500. 1600. 1700. 1800. 1900. 2000. 2100. Carga (g r). Gráfica 29. ∆ Rugosidad Vs. Carga Vidrio (2horas). 64.

(68) IM-2007- I-18. A continuación se muestran las imágenes de las probetas después de las pruebas.. Imagen 47. Vidrio grande Después de Prueba 1. Estereoscopio 10X. Imagen 48. Vidrio pequeño Después de Prueba 1. Estereoscopio 12X. Imagen 49. Vidrio Grande Después de Prueba 2. Estereoscopio 10X. 65.

(69) IM-2007- I-18. Imagen 50. Vidrio pequeño Después de Prueba 2. Estereoscopio 12X. A pesar que no se pudieron concluir las pruebas con esta combinación de materiales, debido a que en el banco de pruebas se rompen, se puede observar de las imágenes 47 a 50, que en lo poco que se pudo probar el vidrio contra vidrio, sus superficies son drásticamente afectadas. Esto se entiende por la gran dureza de este material, que al enfrentarlo con él mismo, se daña en gran medida. En la grafica 29 se alcanza a evidenciar que la rugosidad aumenta drásticamente, y teniendo en cuenta que las pruebas no alcanzaron a completarse, es de esperarse que la rugosidad aumente drásticamente con el tiempo y la carga. Por las anteriores razones, se concluye que vidrio contra vidrio no es una buena combinación pues su rugosidad cambia drásticamente y aparentemente (según las imágenes 47 a 50) también pierde mucha masa.. 8.7.. Vidrio Vs. Baquelita. A continuación se muestran las tablas con los resultados de las pruebas Vidrio Vs. Baquelita.. 66.

(70) IM-2007- I-18. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 1 P Grande. 4 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Baquelita Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Baquelita. Ra (µm) 1.48 2.37. Rz (µm) 9.08 13.9. Rt (µm) 18.08 21.46. 2.16 2.13 1.67 1.962 0.3713 Inicial. 13.81 12.49 10.31 11.918 2.1491 4.0638. 21.44 25.42 24.48 22.176 2.901. Final. 4.0137. Vidrio Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.33 2.41 2 0.03 0.04 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg). 1.543. 9.416. 19.156. 0.3814. 2.1798. 2.9675. -0.3489. Vidrio 155.2539782. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). 0.01 0.02 0.01 0.08 0.14 Inicial. 0.08 0.06 0.17 0.552 1.0398 1.0072. Final. 1.0076. Rt (µm) 1.48 0.1 0.18 0.1 0.42 0.456 0.5873. 0.051. 0.353. -0.185. 0.1407. 1.0412. 0.6731. 0.0004. Tabla 31. Prueba 1 Vidrio Vs. Baquelita. Temp (ºC) Tiempo (hrs) Carga (gr). 206. Prueba # 2 P Grande. 3 2004.8. P Pequeña P (Kpa). Baquelita Rugosidad final. 1 2 3 4 5 Media Desv Std Masa (Kg) ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Ra (µm) 1.32 1.19 1.64 1.44 1.18 1.354 0.192. Rz (µm) 6.77 8.62 7.93 7.02 5.57 7.182 1.1642. Inicial Final. 4.1637 4.0481. Rt (µm) 8.46 11.18 11.5 16.4 9.14 11.336 3.114. 4.68. 8.316. 0.2108. 1.2199. 3.1761. Vidrio 155.2539782. Vidrio Rugosidad final Ra Rz (µm) (µm) 1 0.03 0.36 2 0.02 0.21 3 0.03 0.15 4 0.03 0.08 5 0.03 0.13 Media 0.028 0.186 Desv Std 0.0045 0.1078 Masa (Kg). 0.935. -0.2988. Baquelita. ∆ Media ∆ Desv Std ∆ Masa(Kg). Inicial Final. Rt (µm) 0.6 0.54 0.58 0.14 0.26 0.424 0.21. 1.0061 1.0069. -0.001. -0.013. -0.217. 0.0152. 0.1201. 0.3903. 0.0008. Tabla 32. Prueba 2 Vidrio Vs. Baquelita. 67.