En la siguiente práctica se desea evaluar el desgaste a la abrasión que sufre un material cerámico (refractario), un polímero (resina) y un metal utilizando una maquina de desgaste por abrasión la que consiste en hacer caer arena sobre una probeta a una velocidad determina durante 45minutos. Realizado el ensayo observar la pérdida de peso de cada material y comparar los resultados.

1. PRÁCTICA Nº 2: DESGASTE POR ABRASION EN MATERIALES
I. RESUMEN:
En la siguiente práctica se desea evaluar el desgaste a la abrasión que sufre un material
cerámico (refractario), un polímero (resina) y un metal utilizando una maquina de
desgaste por abrasión la que consiste en hacer caer arena sobre una probeta a una
velocidad determina durante 45minutos. Realizado el ensayo observar la pérdida de
peso de cada material y comparar los resultados.
II. OBJETIVOS:
2.1. Determinar el desgaste por abrasión de diferentes materiales tales como: cerámico
(refractario), un polímero (resina) y un metal, utilizando el método gravimétrico.
2.2. Comparar la resistencia al desgaste por abrasión de los distintos materiales
ensayados.
III. FUNDAMENTO TEORICO
3.1. DESGASTE:
El desgaste es el daño producido por el rozamiento entre dos superficies, en al
menos una de ellas. Esta pérdida de material conlleva a pérdidas en las
dimensiones de las piezas con la consecuente disminución de la vida útil de
cualquier máquina. En función del tipo de material, el desgaste presenta tres
comportamientos tal y como se observa en la figura 01.
Fig. 01: Comportamientos de desgaste. [5]

2. En el comportamiento tipo (I), el volumen desgastado es proporcional a la
distancia de deslizamiento. En el comportamiento tipo (II), típico de los metales,
se inicia con un alto nivel de desgaste para posteriormente disminuir
drásticamente. En el comportamiento tipo (III), presente en materiales frágiles, se
inicia con un comportamiento muy resistente al desgaste y a partir de una cierta
distancia, disminuye drásticamente. [5]
3.2. DESGASTE ABRASIVO
La Norma ASTM G40-92 define el desgaste abrasivo como la pérdida de masa
resultante de la interacción entre partículas o asperezas duras que son forzadas contra
una superficie y se mueven a lo largo de ella. En la pérdida de material pueden
intervenir cuatro mecanismos de desgaste:
Fig. 02: Mecanismos de desgaste abrasivo.
El primer mecanismo, tal y como se muestra en la figura 2a, representa el modelo
clásico de microcorte donde una punta aguda o una aspereza de alta dureza corta
una superficie de menor dureza. El material de la superficie desgastada es sacado
mediante partículas. Cuando el material desgastado es frágil (Fig. 2b), como en el
caso de la cerámica, puede tener lugar la fractura de la superficie desgastada. En

3. este caso las partículas desgastadas son el resultado de la convergencia de distintas
microgrietas.
Cuando un material dúctil es desgastado el microcorte es improbable y la
superficie desgastada es deformada repetidamente tal y como se muestra en la
figura 2c. En este caso las partículas son el resultado del desgaste por fatiga. El
último mecanismo, Fig. 2d, representa el desgaste por desconche o pull-out. Este
mecanismo se presenta principalmente en cerámicas. [5]
El desgaste abrasivo se puede clasificar en:
Desgaste abrasivo de baja presión, que ocurre por deslizamiento de las partículas
moviéndose libremente por la superficie y las tensiones actuantes son bajas
Desgaste abrasivo por alta presión, cuando el abrasivo es atrapado entre dos
superficies de carga y el desgaste no es solo por penetración, sino también por
fractura de las partes frágiles y por deformación plástica de la matriz. Este tipo
de abrasión es característica de operaciones de trituración, pero también se
presenta como efecto secundario en numerosas aplicaciones metal sobre metal.
Desgaste abrasivo con impacto, el cual involucra la remoción de material por la
acción de un abrasivo cuyas partículas son de un tamaño apreciable e impactan
en la superficie bajo un ángulo determinado. La energía de impacto se transfiere
al material y hace que el abrasivo produzca grandes surcos y ralladuras
apreciables a simple vista. Este tipo de desgaste es más frecuente en el transporte
de minerales. [1]

4. 3.3. MÁQUINA DE ENSAYO DE DESGASTE ABRASIVO:
Fig. 03: Máquina de ensayo por abrasión.
3.4. DESGASTE ABRASIVO EN REFRACTARIOS
Los ladrillos refractarios no se someten a esfuerzos mecánicos solo con la pura
presión de carga, sino también con el ataque abrasivo producido por el material del
horno que se desliza lentamente en la mampostería de altos hornos, hornos de cuba,
cámaras de coque, hornos rotativos, cámaras de combustión y similares y por el
efecto de choque de los gases que en su paso rápido llevan finas partículas sólidas.
Por lo tanto, no basta la resistencia a la compresión en frío para caracterizar el
desgaste de los ladrillos. A modo de criterios generales diremos que un material
refractario tendrá más resistencia al desgaste por abrasión si se verifica:
1. Que la cohesión entre el componente disperso y la matriz sea lo más elevado
posible lo que implica la obtención de materiales de elevada densidad.
2. Que el tamaño del constituyente disperso sea fino y de morfología granular.

5. 3. Que la temperatura de cocción, para un determinado componente matriz, sea lo
más elevado posible.[3]
Tabla 01: Resistencia a la abrasión por máquina rectificadora y por chorro de arena.
3.5. ENSAYOS FRECUENTES:
Un ensayo frecuente para cuantificar la resistencia al desgaste consiste en hacer
incidir sobre una probeta refractaria durante un tiempo determinado una corriente de
finas partículas abrasivas (ejemplo: corindón) a través de flujo de aire de alta
velocidad
Se determina la pérdida de peso que experimenta la probeta refractaria.
Otro ensayo sería medir el desgaste lineal producido sobre tres caras de dos probetas
cúbicas de los materiales refractarios.
Para la ejecución del ensayo descrito en esta norma, será necesaria una máquina de
tipo especial, apta para este ensayo y que reunirá las características siguientes:
a) Dispondrá de una pista de rozamiento de radio mínimo interior de 25 cm y de
radio mínimo exterior de 40 cm capaz de girar a una velocidad mínima relativa
de 1 m/s, referido al centro de la probeta.

6. b) Constará de dos portaprobetas, solidarios a sendos ejes deslizantes y
diametralmente opuestos sobre el bastidor, que estarán centrados sobre la
circunferencia media de la pista de rozamiento
c) Poseerá un dispositivo mediante el cual se pueda comprimir la probeta entre los
platos con una presión de 0,0588 MPa.
d) Tendrá otros dispositivos que permitan verter abrasivo y agua en las superficies
de rozamiento.
e) Dispondrá así mismo de un contador de vueltas.
Se tomará como resultado definitivo la media aritmética de los desgastes lineales de
cada una de las dos. [4]
Fig. 04: Equipo de medida para la determinación de la abrasión superficial.

7. Otro método para determinar el valor de la resistencia a la abrasión se basa en la huella
producida en la cara vista del material al ser sometida al rozamiento de un disco de
acero y material abrasivo a una velocidad de 75 r.p.m. durante un minuto (Figura 7)
Fig. 05: Esquema de ensayo de desgaste por abrasión.
IV. MATERIALES, EQUIPOS e INSTRUMENTOS
4.1. Materiales
- Arena (sílice) con granulometría definida. (Entre mallas Nº 60 - 230)
- Sierras manuales.
- Muestras
Cerámicas (refractario)
Polimérica (Resina)
Metálica
- Accesorios: Brochas, Recipientes herméticos, Toallas pequeñas o paños,
extensión.
- Cronometro

8. 4.2. Equipos
- Máquina de desgaste por abrasión con chorro de arena - ABRASIMETRO (EN
ISO 10545 - 7)
- Balanza Analítica (3kg, ±0.01gr)
4.3. Instrumentos
- Tamiz Nº 60,230,malla ciega y tapa
- Vernier (pie de Rey, ±0.05mm)
- Escuadras y reglas graduadas (±0.05mm)
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
5.1.Observar que el equipo de ensayo de desgaste abrasivo este en
buenas condiciones para ensayar.
5.2. Tamizar arena gruesa hasta obtener arena fina utilizando la malla
60, 230 y malla ciega. Utilizar la arena tamizada que pase la
malla 230, eliminar lo que quede sobre la malla 60 y la malla
ciega.
5.3. Determinar el peso inicial (Wi) y las medidas de la muestra a
ensayar (probetas de metal, polímero y refractario)
5.4. Ubicar la probeta a ensayar en la en la ranura correctamente
para evitar errores de calculo, conforme va cayendo la arena se
tamiza y se vierte nuevamente en la tolva.
5.5. Dejar fluir arena por caída libre a una velocidad promedio de
1094 gr/min, el proceso de exposición estará dado en los tiempos
de 45 minutos por probeta. Al final de cada intervalo de tiempo,
pesar las probetas y obtener un peso final (Wf)
5.6. Con los datos obtenidos Calcular el Porcentaje de Desgaste
abrasivo.

9. Fig. 06: Equipo de ensayo de desgaste abrasivo.
(a) (b)
Fig. 07: (a) Esquema de la probeta de ensayo, (b) Esquema de una máquina de desgaste y
mecanismo de abrasión con chorro de arena.
Anemómetro
Ventilador
Adobe amarillo
6
mm
75
mm
25
mm

10. VI. RESULTADOS
Tabla 02: Datos experimentales y porcentaje de desgaste.
Probeta Peso inicial (g) Peso final (g) % de Desgaste
Metal 105.56 105.53 0.028
Resina (Poliéster) 14.86 14.62 1.620
Refractario 18.41 18.35 0.330
Fig. 08: Probetas ensayadas, muestran el desgaste ocasionado por la abrasión de
partículas duras, de izquierda a derecha: probeta metálica, probeta de material
refractario y probeta de resina.

11. Grafico 01: Comparación de los porcentajes de desgaste de los diferentes tipos de
materiales ensayados durante 45 minutos.
VII.DISCUSION DE RESULTADOS
En el grafico 01, se observa que el material con mayor porcentaje de desgate por
abrasión en un tiempo de ensayo de 45 minutos, es la resina, la cual sufre mayor
deterioro de su superficie debido a la abrasión de las partículas de arena.
El deterioro de la superficie por abrasión de la probeta de resina se debe
esencialmente al tipo de enlaces (iónicos y covalente) que presenta este tipo de
material, la cual genera que el desgaste por abrasión sea representativo.
De igual modo observamos que el material de menor porcentaje de desgaste es el
metal (muelle de carro). Debido a que el tipo de enlace que presenta es de tipo
metálico.
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
Metal Resina Refractario
%deDesgaste
Tipo de Material
Metal
Resina
Refractario

12. VIII. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
8.1. Conclusiones
- Se logró determinar el desgaste por abrasión de un refractario, una resina y un
metal, utilizando el método gravimétrico.
- Se logró comparar la resistencia al desgaste por abrasión de los distintos materiales
ensayados, observando que el metal es el que resiste mejor a la abrasión y la resina
sufre un mayor desgaste.
8.2. Recomendaciones
- Las probetas tienen que estar lijadas y bien limpias antes y después del ensayo
para tener un peso exacto.
- La arena que se agrega a la tolva debe que ser cernida para evitar que partículas
más grades queden atrapadas en la manguera de salida e interrumpan el ensayo.
- Ubicar correctamente la probeta en la maquina de ensayo para que el material
utilizado se desgaste uniformemente.
- Mantener llena la tolva para que la velocidad de salida de la arena sea constante.
IX. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1] “ Resistencia al Desgaste por Abrasión” [Online]de http://www. hormigone
special.com/publicaciones/pdf-5.pdf. Consulta (20 de junio del 2011)
[2] “Desgaste de Materiales” [Online] http:// www.ut p.edu.co /~dh mesa / pdfs /
desgaste.pdf. Consulta (20 de junio del 2011)
[3] “Resistencia al Desgaste” [Online] http:/ /www.m onografias. com/trabajo s15
/ hierros-aleados/hierros-aleados.shtml. Consulta (20 de junio del 2011)
[4] “Materiales REfractarios” [Online] http:/ /www. etsimo .uniovi .es/usr/ fblanco
/ Leccion..Refractarios.PropiedadesMECANICAS.pdf. Consulta (20 de junio
del 2011)
[5] “Comporatmiento al desgaste por deslizamiento en aceros” [Online]
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/9210/1/PFC%20Jordi%20Rene
do.pdf Consulta (20 de junio del 2011)

13. X. ANEXOS
Foto 01: A la izquierda observamos una probeta lisa sin ensayar, ala derecha observamos
arena dentro de la tolva.
Foto 02: A la izquierda observamos una probeta ensayada, a la derecha observamos el
pesado inicial y final de la probeta.
Foto 03: Desgaste abrasivo de la
probeta de material refractario.
Foto 04: Desgaste abrasivo de la
probeta de resina.

14. Cálculos experimentales:
Porcentaje de desgaste:
Desgaste en probeta de Metal:
Desgaste en probeta de resina:
Desgaste en probeta de material refractario:
Foto 05: Desgaste abrasivo de la
probeta de metálica.
Foto 06: Pesado de probetas.