DESGASTE EROSIVOTRIBOLOGÍA

DESGASTE EROSIVO Y EROSIVO-CORROSIVO

INTRODUCIÓN

El desgaste erosivo es un fenómeno que afecta gran cantidad de elementos de máquinas en las industrias minera y alimenticia, así como: turbinas hidráulicas, implementos agrícolas, sistemas de bombeo y dragado en ríos y minas, al igual que piezas específicas usadas en las industrias petrolífera y petroquímica, entre otras muchas aplicaciones. Con este tipo de desgaste, no solo se tiene perdida de material y la consecuente falla de las piezas, sino que está asociado a perjuicios financieros en virtud del tiempo asociado a la reparación de equipos y substituciones de los componentes desgastados.

Un fenómeno que actúa de forma sinérgica con la erosión, es la corrosión, en general cuando el medio de trabajo es húmedo. La corrosión puede ser definida de acuerdo con literatura, como un fenómeno que deteriora un material (generalmente metálico), por acción química o electroquímica del medio ambiente, asociada o no a esfuerzos mecánicos. La acción combinada de estos procesos, corrosión y desgaste erosivo, resulta en la degradación acelerada de los materiales debido a su comportamiento sinérgico. El proceso de desgaste corrosivo en materiales que forman capas pasivas es acelerado cuando esta capa es débil, como en el caso de algunos aceros inoxidables austeníticos.

• Este tipo de desgaste comenzó a ser un problema hace mucho tiempo, pero la erosión como tal, solo se comenzó a estudiar con seriedad en estos dos últimos siglos. Partículas duras chocando contra una superficie ha sido un problema serio y constante para muchas industrias. Aunque por otro lado se tienen algunas aplicaciones importantes que utilizan el proceso erosivo, como por ejemplo, durante el pulido de piezas con chorro de arena.

• Según [ZUM GAHR, 1978], el desgaste erosivo se presenta en la superficie de los cuerpos, resultado del impacto de partículas sólidas, líquidas o gaseosas que los impactan. Estas partículas pueden actuar solas o de manera combinada. La erosión afecta muchos materiales de ingeniería, especialmente elementos que componen maquinaria usada en la industria minera y en general toda pieza que sea impactada por cualquier tipo de partícula.

• Las partículas que causan el desgaste erosivo pueden estar en ambientes secos o húmedos pudiendo actuar en forma muy variadas, Cuando el medio de trabajo es húmedo (por ejemplo, un medio con agua y partículas de arena), la erosión y la corrosión son fenómenos que actúan en forma sinérgica, provocando la degradación acelerada de los materiales.

Figura 14. Diferentes formas de actuación de partículas erosivas en la formación de: (a) microcorte y micro-arado, (b) Agrietado superficial, (c) Desplazamiento de material al borde de los cráteres de impacto (d) grietas por fatiga superficial y Sub-superficiales causadas por los múltiples impactos (e) Formación de pequeñas hojuelas debido a la extrusión y forjado en los impactos y (f) Formación de pequeñas hojuelas por procesos de extrusión inversos.

De acuerdo al medio donde actúan las partículas erosivas, la erosión puede ser dividida en:

Erosión a seco: Cuando las partículas son arrastradas por aire u otro gas y son obligadas a impactar una superficie. Este es uno de los sistemas usados en ensayos de erosión a seco.

Erosión en medio Acuoso. Se presenta cuando partículas duras son arrastradas en un medio acuoso y son obligadas a impactar una superficie. Uno de los equipos utilizados en la realización de ensayos de erosión en medio acuoso es :

• Mecanismos de desgaste erosivo.

• Cuando un material dúctil es impactado, son formados cráteres en su superficie, alrededor de los cuales aparece una pequeña proa constituida de material removido. Después de múltiples impactos, el material es arrancado en forma de debris (partículas de desgaste). La forma y tamaño de los cráteres formados dependen (entre otras variables) de la velocidad, tamaño y ángulo de impacto de las partículas. En la figura 18(a) es presentado el mecanismo de formación de proa en metales dúctiles.

• Para materiales frágiles como los vidrios, cerámicos o metales muy duros, el mecanismo de remoción es diferente. Es estos materiales los sucesivos impactos causan micro-grietas superficiales, las cuales crecen hasta que se unen, provocando el arranque de material en forma de lascas. Este mecanismo es presentado en la figura 18(b). Es interesante notar que un material (aunque sea dúctil), después de estar sometido a múltiples impactos, puede sufrir cambios estructurales que lo llevan a comportarse de una forma frágil.