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Tópicos sobre Tribologíay sus Aplicaciones en laIndustriaPhD. Alexander Zuleta DurangoExperimental Engineer at Brazil MAHLE Tech Center

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAgendaIntroducciónMAHLEConsideraciones plicaciones de la Tribología en la IndustriaBrazil MAHLE Tech CenterLaboratório de Fenômenos de Superfície - Universidade de São Paulo

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la Industria

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónMAHLE GmbH es una empresa Alemana de componentes autopartes;Fundada en 1920 por los hermanos Mahle;En Brasil desde la década de1950;Una amplia variedad de productos y soluciones integradas;Dedicada a la fabricación y comercialización de componentes de motoresde combustión interna;Productos con la última tecnología y la más alta calidad;

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónVarios Centros Tecnológicos en todo el mundo;Invirtiendo continuamente en investigación y desarrollo de nuevosproductos y procesos de producción;Investigando y desarrollando tecnologías para componentes comopistones, bielas, camisas, anillos, casquetes, tren de válvulas, filtros,radiadores, condensadores, compresores y aire condicionado;En el estado de São Paulo, MAHLE tiene 5 plantas y 1 en el estado deMinas Gerais, además de una unidad en Argentina;

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónEn 2008, MAHLE inauguró un nuevo Centro Tecnológico en Brasil;Considerado el Centro Tecnológico más moderno de América Latina;El nuevo Centro Tecnológico tiene laboratorios de soporte de I D, asícomo varios bancos de prueba para motores ciclo Otto, Diesel y NVH;MAHLE actualmente está entre las 10 empresas más grandes del mundoen el área, contando en 2016 com un total de 77,000 empleados en másde 170 plantas industriales.

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónPlantas de ProducciónCentros Tecnológicos

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónCentro Tecnológico MAHLE Brasil - Jundiaí - São Paulo

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónCentro Tecnológico MAHLE Brasil - Jundiaí - São Paulo

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Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónUno de los mayores problemas en el sector industrial y que genera enormespérdidas económicas, está relacionado con daños provocados por diferentesfenómenos, denominados orrosión

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónTodo componente mecánico se degrada durante su vida útil;Conociendo y entendiendo la naturaleza de lo que sucede entre las superficies;Emprender acciones de tipo correctivo, buscando aumentar el tempo de uso de partesy equipos industriales;Daños ocasionados por fenómenos tribológicos en equipos industriales, llevancontinuamente al recambio de partes de la maquinaria;Provocando tiempos de parada de la producción generalmente grandes;Tribología, permite prever fallas futuras, conservando la productividad, la seguridadindustrial y la reducción de costos con problemas.

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducción“Estudio Jost” aplicado en Inglaterra mostró la grandiosidad de las pérdidas porfricción y desgaste en las industrias de ese país;Varios países realizaron sus respectivos estúdios y concluyeron que en función de laspérdidas por fenómenos tribológicos los valores alcanzaban niveles del PIB como:Alemania 0,5%Japón 2,6%China 2,0 – 7,0%Estados Unidos 0,79 – 0,84%Colombia 20%

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducción23% del consumo global de energía tiene origen en contactos tribológicos;20% es utilizado para superar la acción de la fricción.3% es utilizado en la fabricación de componentes nuevos para substituir los desgastados.Aprovechando el desarrollo en áreas de nuevos materiales, nuevas superficies y lubricaciónes posible reducir en 40% esa pérdida de energía en 12 años y 18% en 8 años;La mayor parte de esa reducción seria en el sector de transporte (25%) y generación deenergía (20%);La economía en los sectores residenciales y de manufactura seria en torno del 10%;Con la implementación de estas tecnologías podría obtenerse una reducción de1460 MtCO2 y una economía de 450000 millones de Euros en apenas 8 años;En 12 años serian 3140 MtCO2 y 970000 millones de Euros.

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónEn los últimos años hubo un gran desarrollo en las áreas relacionadas a la Tribología,nuevos materiales, tecnologías de superficies, lubricantes y otras soluciones técnicas;Debido al crecimiento de la populación mundial, a la alta demanda por energía,limitación de combustibles fósiles y los impactos ambientales es que la Tribologíaactualmente tiene muchos desafíos;Nuevos Materiales - RecubrimientosIngeniería de Superficies (Tratamientos, Texturización)Nuevos componentesNanotecnologia, bio-mimética y design computacional de materialesGreen TribologyHolmberg, K and Erdemir, A. Influence of tribology on global energyconsumption, costs and emissions, Friction, 2017, Vol 5, Issue 3, pp 263 – 284.

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónTribologíatribos Rozamiento“Ciencia que estudia la interacción entre superficies en movimiento”Involucra el estudio de :FricciónDesgasteLubricaciónGalileo con estudios sobreel plano inclinadoInvento de larueda5000 a.C.Generación de fuegomediante fricciónPrehistoria1564 - 1642

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducciónPrimeros Registros delTrabajo de los Ingenieros dela AntiguedadAntiguo Egipto, Asiria2000 A.C.Lubricación con Agua para Transportede Grandes Monumentos

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaIntroducción[ Tribología ]DesgasteTribologíaFricciónLubricación“.The science and technology of interacting surfaces in relativemotion and the practices related thereto”[Jost, 1966]

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaFricciónFricciónResistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamientoque experimenta un cuerpo sólido al moverse tangencialmentesobre otro con el cual está en contacto.EstáticaRozamiento deReposoDinámicaRozamiento deMovimiento

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaDesgasteDesgasteSe manifiesta como el deterioro progresivo de la superficie porremoción de material de una o ambas superficies sólidasen movimiento relativoya sea por deslizamiento, rodamiento o impacto.DeslizamientoRodaduraOscilanteDe Impacto

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaDesgasteDesgaste Abrasivo – ASTM G40“Desgaste debido a partículas o protuberancias duras forzadas y moviéndose a lo largo de unasuperficie sólida”Desgaste Abrasivo – Zum Gahr“Desgaste en el cual una aspereza dura, moviéndose sobre una superficie con menor dureza,mediante el efecto de una carga, penetra y remueve material de la superficie dejando un surco”

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaDesgasteAbrasión a 2 cuerposAbrasión a 3 cuerposImágenes obtenidas mediante Interferometría 3D

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaDesgasteAbrasión a 2 cuerposAbrasión a 3 cuerposImágenes obtenidas mediante SEM

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaDesgasteAbrasión en Materiales

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaLubricaciónLubricaciónConsiste en la introducción de una capa intermedia de unmaterial ajeno entre las superficies en movimiento, cuya función es disminuir lafricción y el desgaste.LíquidoSólidoGaseoso

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaLubricaciónCurva de Stribeck

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesAlcances de la TribologíaAhorro de materias primasAumento en la vida útil de las herramientas y la maquinariaAhorro de recursos naturalesAhorro de energíaProtección al medio ambienteAhorro económico

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesLa Tribología es aplicable en muchos elementos mecánicos de la industria donde semanifiesta de manera directa o ores de combustiónFrenosEmbragues

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaMetodologia[Zuleta, 2016][Czichos, 1991]

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicaciones en la Industria Automotriz

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesErdermir (2012)33%Distribución de pérdidas de energía en vehículos automotores

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Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesDinamómetroMotor (2)Combustible: Gasolina (E27) - Etanol (E100)Tiempo: 135 h / teste (1 W)HH

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesBancada de pruebaMotor parcial (2)Combustible: XTiempo: 135 h / teste (1 W)HHTribómetroEsfera - DiscoCombustible: XTiempo: 30 - 15 h / teste (1 día)HH

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicaciones350º C1200M -1M -2M -3M -4M -52232898006704041310404500400600M -1M -2M -3670600Intensity (A.U.)Intensity (A.U.)1000Exhaust Raman shift (cm-1)1200140016000Óxidos identificadosHematita (α-Fe2O3)Magnetita (Fe3O4)2004006008001000Raman shift (cm-1)120014001600

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesCiclo de teste“Optimized” presentó una mayor reducción de FMEP,resultando en 0,4 a 0,6% aproximadamente de BSFC.Engine 05,313002.5

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesPara 2500 rpm @ 6,3 Bar 0W8 20% - 0W16 14%

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicaciones 8mmCriterio de validación de los ensayosDespués de los ensayos el aspecto de contacto entre el anillo y la camisa debe ser evaluado para aprobar oreprobar cada ensayo. Ensayos invalidados deben ser descartados y repetidos.

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicaciones

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicaciones en la Industria Minera

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesAbrasión a 2 cuerposTribómetro PLINT TE79 - Pino contra Lija – ASTM G132

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesTribómetro Rueda de Caucho – ASTM ón 04309E1301000718

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesCuerpos de PruebaMaterial DepositadoMaterial Fundido / Forjado132575

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesMateriales Aço S235JRG2 H5 H6 CDP

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaAplicacionesMateriales Aço S235JRG2 H5 H6 CDPProfundidad de las marcas de desgaste inversamente proporcionalcon la dureza

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la IndustriaSão Paulo - Brasil

Tópicos sobre Tribología y sus Aplicaciones en la Industria.PhD. Alexander Zuleta DurangoExperimental Engineer at Brazil MAHLE Tech din.com/in/alexander-zuleta-durango-367279161/ 55 11 97520 7499São Paulo - Brasil

La mayor parte de esa reducción seria en el sector de transporte (25%) y generación de energía (20%); La economía en los sectores residenciales y de manufactura seria en torno del 10%; Con la implementación de estas tecnologías podría obtenerse una reducción de 1460 MtCO2 y una economía de 450000 millones de Euros en apenas 8 años;