Recuperación de Ejes Sólidos de Turbomaquinaria por Injerto

Rugo-interferencia Aplicada en la Rehabilitación de Ejes Sólidos de Turbo maquinaría
1
Dr. José Rubén Aguilar Sánchez

Dedicatorias:
A mi esposa Ma. Alma Patricia Terán Corona, por su comprensión y apoyo incondicional.
A mi hija Aime Sharon Aguilar Terán, por el espacio-tiempo que convivimos cotidianamente
en este plano existencial.
A mis padres, Juana Sánchez Ramos y Pablo Aguilar Uresti, por mi existencia y aún tener
la alegría de contar con ellos.
A mis hermanos y amigos, Maria Guadalupe, Maria Guillermina, Rogelio, Calixto, Pablo
y Abel.
José Rubén Aguilar Sánchez
Agradecimientos:
A la Atlantic Interntional University (AIU), por darme la oportunidad de crecer académicamente
con paradigmas acordes a los tiempos actuales y futuro inmediato.
Al Dr. Franklin Valcin por su guía y asesoría.
Al Comité Académico de la AIU, por su atención y prestancia.
A mis colaboradores del equipo de Investigación en el campo de la Rugo-interferencia.
Al Instituto Politécnico Nacional y en particular a la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y
Eléctrica Unidad Azcapotzalco, por la formación integral y profesional que me han dado
oportunidad de desarrollar.
José Rubén Aguilar Sánchez
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Resumen
RUGO-INTERFERENCIA
La Rugo-Interferencia es un método de rehabilitación de ejes sólidos de turbomaquinaria. Este
procedimiento deberá utilizarse cuando los daños sufridos principalmente en las zonas de apoyo del
eje sean severos como es la fusión del rodamiento, deflexión excesiva por el calentamiento 1-2
milímetros, desprendimiento de material e inclusive seccionamiento o rotura.
La rehabilitación consiste en cortar la parte dañada del eje (sin desarmar el elemento rotatorio),
realizando un montaje hembra (eje) macho (injerto) por rugosidad interferencia y maquinar la
zona rehabilitada a las condiciones originales en tolerancia diametrales.
La rugosidad e interferencia necesarias serán determinadas para cada eje según el equipo a que
pertenecen sean motores, bombas, turbinas, tomando en consideración los factores o condiciones
operativas del equipo así como la potencia del mismo.
Se evaluaron patrones de Rugosidad fina, media y basta (Se realiza con el moleteador convencional
demostró que la rugosidad media es la más recomendable tanto por su altura como por el
aumento del área de contacto, misma que se realizó su cuantificación.
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Prologo
La presente investigación fué desarrollada con la finalidad de tener datos técnicos confiables, para la
aplicación del procedimiento o proceso de rehabilitado de ejes sólidos de turbo maquinaria a través de
Rugo-interferencia, en los rangos de 25-127 mm (1-5 pulgadas) de diámetro
El Capítulo I, muestra un panorama de las turbo máquinas ejemplificando con una bomba centrifuga
horizontal así como la recuperación de partes de ejes o árboles de turbo maquinaria por los métodos de:
metalizado, encasquillado y aporte de soldadura en zonas de rodamiento.
En el Capítulo II se desarrollan los principios en los que se sustenta la rugo interferencia, haciendo
referencia a los procedimientos existentes, así como a la rehabilitación de ejes por rugo-interferencia.
En el Capítulo III, se hace el planteamiento de la Rugo-interferencia, metodología e indicando el
procedimiento y criterios para su aplicación.
El Capítulo IV contiene los datos obtenidos en los ensayos destructivos de tensión y torsión, con
probetas sólidas y probetas ensambladas por rugo-interferencia, en material de acero al cromomolibdeno,
AISI 4140,que es de uso cotidiano en la fabricación de ejes sólidos de turbo maquinaria.
En el Capitulo V, se realiza la interpretación de resultados obtenidos de las probetas, así como su
comportamiento bajo esfuerzos de tensión y torsión, que son los que soportan los ejes de la turbo
maquinaria, tanto en la condición normal como en la condición injertadas por rugo-interferencia.
En el Capítulo VI, se tienen las conclusiones finales de la investigación, los aspectos futuros a tratar,
asimismo los medios de difusión como congresos y conferencias, conjuntamente con la documentación
de la patente respectiva como aportación inédita de este tipo de estudios doctorales.
José Rubén Aguilar Sánchez
4

Contenido
Resumen ........................................................................................................................................................... 3
Prologo ............................................................................................................................................................. 4
Contenido ......................................................................................................................................................... 5
Índice De Ilustraciones ..................................................................................................................................... 6
Índice De Gráficas ........................................................................................................................................... 7
Índice De Tablas .............................................................................................................................................. 7
Simbología ....................................................................................................................................................... 8
Capitulo I Introducción General .................................................................................................................... 11
Turbo Máquinas. ........................................................................................................................................ 12
Partes De Turbomaquinaria. ...................................................................................................................... 14
Metalizado De Ejes En Zonas De Rodamiento. ......................................................................................... 16
Técnica De La Metalización. ............................................................................................................................................. 16
Pistolas Para La Metalización. ........................................................................................................................................... 17
Técnica Operatoria. ............................................................................................................................................................. 18
Metalización Por Arco Eléctrico. ....................................................................................................................................... 19
Metalización Con Soplete. .................................................................................................................................................. 19
Encasquillado De Ejes En Zonas De Rodamientos. .................................................................................. 20
Preparación De La Zona Dañada. ...................................................................................................................................... 21
Preparación Del Casquillo. ................................................................................................................................................. 21
Área Recuperada. ................................................................................................................................................................ 22
Soldado De Ejes En Zonas De Rodamientos. ............................................................................................ 23
Injertado De Ejes En Zonas De Rodamiento. ............................................................................................ 23
Capitulo II Definición De La Investigación ...................................................................................................26
Rugosidad................................................................................................................................................... 28
Rugo-Interferencia. .................................................................................................................................... 29
Esfuerzos Debido A Los Ajustes De Interferencia. ................................................................................... 35
Capitulo III Dinámica De Las Expectativas .................................................................................................. 37
Metodología. .............................................................................................................................................. 38
Criterios Generales Para Aplicar La Rugo-Interferencia. ..........................................................................38
Preparación................................................................................................................................................. 40
Parámetros De Diseño De Injerto. ............................................................................................................. 44
Diseño Del Injerto. ..................................................................................................................................... 45
ÁREA DE CONTACTO................................................................................................................................................... 45
Relación De Parámetros. .................................................................................................................................................... 46
Resistencia De Materiales. .................................................................................................................................................. 47
Capitulo IV Resumen De Los Resultados...................................................................................................... 51
Ensayos De Laboratorio. ............................................................................................................................ 52
a) Ensayo de tensión normalizado por el ASTM-E8. .......................................................................................... 52
b) Ensayo de torsión normalizado por el ASTM-E1. ........................................................................................... 52
5

Ensayo De Tensión. ................................................................................................................................... 53
Ensayo De Tensión (Probeta Injertada Por Rugo-Interferencia) ............................................................... 58
Ensayo De Torsión Injertado Con Rugo-Interferencia. ............................................................................. 66
Capitulo IV Análisis...................................................................................................................................... 69
Ensayos de tensión. ..................................................................................................................................... 70
Análisis de ensayos de Tensión.......................................................................................................................................... 71
Ensayos de torsión. .................................................................................................................................... 72
Análisis de ensayos de Torsión.......................................................................................................................................... 75
Capitulo V Conclusión ................................................................................................................................... 76
Conclusiones. ............................................................................................................................................. 77
* Análisis de ensayos de Tensión .............................................................................................................. 78
* Análisis de ensayos de Torsión ............................................................................................................... 78
Aspectos futuros a tratar: ............................................................................................................................... 79
Bibliografía. ................................................................................................................................................... 80
Difusión:......................................................................................................................................................... 81
Índice De Ilustraciones
Ilustración 1 Bomba Centrifuga Horizontal ................................................................................................... 14
Ilustración 2 Pistola de metalizar ................................................................................................................... 18
Ilustración 3 Equipo de metalización por arco eléctrico (B&W Machine Co. Inc.) ...................................... 19
Ilustración 4 Soplete de metalización (B&W Machine Co. Inc.) .................................................................. 20
Ilustración 5 Área de rodamiento dañada ...................................................................................................... 20
Ilustración 6 Preparación del área dañada ...................................................................................................... 21
Ilustración 7 Preparación del casquillo .......................................................................................................... 21
Ilustración 8 Montaje del casquillo ................................................................................................................ 22
Ilustración 9 Pieza reparada por soldadura dura. ........................................................................................... 23
Ilustración 10 Varios tipos de impulsores ...................................................................................................... 24
Ilustración 11 Características de Diseño para larga duración de la Bomba ................................................... 25
Ilustración 12 Rugosidad ............................................................................................................................... 28
Ilustración 13 Rugosidad de la superficie ...................................................................................................... 29
Ilustración 14 Patrón de Rugosidad Fina ....................................................................................................... 30
Ilustración 15 Patrón de Rugosidad Media .................................................................................................... 30
Ilustración 16 Patrón de Rugosidad Basta ..................................................................................................... 30
Ilustración 17 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Media 1 .... 31
Ilustración 18 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Media 2 .... 32
Ilustración 19 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Fina 1 ....... 33
Ilustración 20 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Fina 2 ....... 34
Ilustración 21 Relación de diámetros D, d ..................................................................................................... 36
Ilustración 22.................................................................................................................................................. 41
Ilustración 23.................................................................................................................................................. 41
Ilustración 24.................................................................................................................................................. 42
Ilustración 25.................................................................................................................................................. 42
Ilustración 26.................................................................................................................................................. 43
Ilustración 27.................................................................................................................................................. 43
6

Ilustración 28.................................................................................................................................................. 44
Ilustración 29 Relación de diámetros D, d ...................................................................................................... 45
Ilustración 30 Esfuerzos generados ................................................................................................................ 48
Ilustración 31 Durómetro Rockwell ............................................................................................................... 53
Ilustración 32 Prensa Hidráulica de 10 toneladas .......................................................................................... 53
Ilustración 33 Nomenclatura y dimensiones para la probeta de tensión ........................................................ 54
Ilustración 34 Probeta del ensayo destructivo de tensión montada en la prensa universal. ............................. 55
Ilustración 35 Probeta después del ensayo de tensión ..................................................................................... 56
Ilustración 36 Probeta injertada antes del ensayo destructivo de tensión .......................................................... 58
Ilustración 37 Probeta del ensayo destructivo de tensión montada en la prensa universal ............................... 59
Ilustración 38 Probeta injertada después del ensayo de tensión ...................................................................... 60
Ilustración 39 Características de la máquina de torsión .................................................................................. 62
Ilustración 40 Probeta del ensayo destructivo de torsión ................................................................................ 63
Ilustración 41 Probeta normal antes del ensayo destructivo de torsión ........................................................... 63
Ilustración 42 Probeta normal montada en la máquina de torsión .................................................................. 64
Ilustración 43 Probeta normal después del ensayo de torsión .........................................................................64
Ilustración 44 Probeta injertada antes del ensayo destructivo de torsión ........................................................ 66
Ilustración 45 Probeta injertada montada en la máquina de torsión ................................................................ 66
Ilustración 46 Datos del ensayo de torsión. .................................................................................................... 67
Ilustración 47 Probeta injertada después del ensayo destructivo .................................................................... 68
Índice De Gráficas
Gráfica 1. Diagrama (carga deformación) de la probeta de 57
Gráfica 2. Diagrama (carga deformación) de ensayo de tensión injertada
Gráfica 3. Ensayo de torsión (probeta normal) .65
Gráfica 4.
Índice De Tablas
Tabla 1 Cuadro Comparativo De Métodos De Reacondicionamiento De Ejes Sólidos En Zonas De
Rodamiento. ................................................................................................................................................... 27
Tabla 2 Numéricamente la máxima relación D/d: ............................................................................................ 46
Tabla 3 Con relaciones D/dMAX= 3 .................................................................................................................. 46
Tabla 4 Registro de datos del ensayo destructivo de tensión número 1 (probeta normal) ............................... 56
Tabla 5 Deformación o alargamiento............................................................................................................. 58
Tabla 6 Ensayo de Tensión (Probeta Injertada por rugo-interferencia) ............................................................. 60
Tabla 7 Longitud Final ................................................................................................................................... 61
Tabla 8 Registro de datos de ensayo destructivo de torsión probeta normal .................................................. 65
Tabla 9 Registro de datos del ensayo injertado por rugo-interferencia ................................................... 67
Tabla 10 Registro de datos del ensayo destructivo de tensión número 1 (probeta normal) ............................. 70
Tabla 11 Ensayo de Tensión (Probeta Injertada por rugo-interferencia) ........................................................... 71
Tabla 12 Registro de datos de ensayo destructivo de torsión probeta normal ................................................ 72
Tabla 13 Registro de datos del ensayo injertado por rugo-interferencia ................................................. 72
7

Simbología
Símbolo Denominación
P Presión.
V Volumen
T Temperatura
M Metro
S Segundo
@ A Cada
° Grado
Mm Milímetro
Acabado maquinado en general
Acabado pulido
RMS Raíz cuadrática media
L Longitud
D Diámetro exterior del árbol o eje
D Diámetro exterior del injerto
Di
Diámetro exterior del injerto
Area transversal del árbol o eje
AH
AM
Area exterior del macho
Constante (3.1416)
< Menor

Esfuerzo radial
r
F Carga
Esfuerzo tangencial máximo
T max
Esfuerzo tangencial medio
Tmed T Gradiente de temperatura
A Radio interior = d/2
B Radio exterior = D/2
Esfuerzo Cortante Máximo
max
r Radio
po Presión exterior
Línea de centros
Rmax Radio máximo posible
Para relacionar con el sistema internacional, tenemos algunas equivalencias comunes. Kg/cm 2 x
0.07031 = PSI x 6985 = Pa = N/m 2
9

10

Introducción General
En este capítulo se muestra un panorama de las turbo máquinas
ejemplificando con una bomba centrifuga horizontal así como la
recuperación de partes de ejes o árboles de turbo maquinaria por
los métodos de: metalizado, encasquillado y aporte de soldadura
en zonas de rodamiento.
11

Turbo Máquinas.
En las turbo máquinas, denominadas también máquinas de corriente, los cambios de dirección y valor
absoluto de la velocidad del fluido juegan un papel esencial.
En las turbo máquinas el órgano transmisor de la energía (rodete) se mueve siempre con movimiento
rotativo.
Se subdividen en:
Para
Liquidos: Bombas Rotodinamicas
Generadoras
Turbo - Maquinas Para
Gases: Ventiladores, Compresores
Motoras:
Turbinas Hidraulicas
Generadoras: Absorben energía del fluido y restituyen energía mecánica.
Motoras: Absorben energía mecánica y restituyen energía al fluido.
Las bombas, los compresores y los ventiladores son aprovechados para aumentar la cantidad y
movimiento que pueden poseer un fluido. Además de que podrán dirigir el flujo de aquel de tal manera
que pueda ser conectado en el interior de una tubería, o bien generar un movimiento envolvente
alrededor de un cuerpo determinado. Las tres máquinas mencionadas son usadas en el trasiego de
fluidos y todas poseen el mínimo principio de acción, mismo que está compuesto por tres elementos
esenciales a saber: un motor que transmite su potencia a un eje motriz, un rotor acoplado a dicho eje y
que es el que obliga al fluido a desplazarse y finalmente, una carcasa o estator que sirve para limitar y/o
dirigir el flujo del fluido en cuestión.
A su vez, el motor podrá ser eléctrico o podrá aprovechar parte o toda la potencia de un motor
alternativo ya sea de combustión interna o impulsado por vapor. También es factible que la fuerza
motriz provenga de una turbina, la que podrá ser movida por vapor o por los gases producto de la
combustión. Dicho vapor puede provenir de una caldera o bien de un reactor nuclear.
Los motores están compuestos por aspas que podrán tener un diseño alargado -alabes- o corto -paletassegún
la clase de fluido a manejar, el gasto requerido y la presión de trabajo necesaria. Es posible que
un solo rotor posea ambos tipos de aspas, o bien, que el diseño de estas posea características de ambos
alabes y paletas. El número de aspas que integran el rotor está dado también en función del fluido, el
gasto y la presión mencionados.
El diseño del estator está basado en el diseño mismo del motor, y aunque carece de movimiento tiene
gran influencia en los cambios que experimenta el fluido en sus propiedades variables termodinámicas
P, V, T. La geometría involucrada en el diseño de ambos rotores y estatores está comprendida en la
matemática euclidiana, la cual, aunque carece de complejidad está fuera de los alcances del presente
trabajo.
12

El movimiento del rotor provoca dos tipos de movimiento en el gas que habrá de intervenir en el
funcionamiento del compresor. Por un lado, el desplazamiento del mismo provocará la succión de los
gases que se encuentran en el orificio de entrada al compresor lo que es posible gracias a que se
establece un diferencial negativo de presión. Aquí estamos considerando que el compresor en cuestión
se abastece de aire a presión atmosférica y que, para poder succionarlo deberá establecerse una cámara
de vacío parcial que viene a generar el diferencial de presión aludido.
Al mismo tiempo en algún otro lado, otra cámara del compresor de menores dimensiones que el
anterior estará expulsando una masa de gas igual a la aludida, pero cuya presión se ha incrementado en
su recorrido a través del compresor este es el otro movimiento expulsión de gas al que nos referimos.
Este incremento en la presión solo puede ser explicado mediante la deformación del vacío parcial que
se genera a la entrada del compresor, y que permitirá la entrada de una nueva cantidad de gas a
comprimir.
Las bombas son usadas en el trasiego de líquidos; los ventiladores se emplean en forma particular para
manejar los gases y los compresores, aunque por lo general solo son usados para comprimir gases -los
líquidos son prácticamente incomprensibles- podrán utilizarse para trasegar gases licuados.
La teoría del funcionamiento de estas máquinas tiene muchos puntos en común. Lo que es cierto para
unas, por lo general es cierto para las demás. Esto es son similares para compresores, bombas y
ventiladores. Para el caso de las bombas, aunque los líquidos casi no experimentan el fenómeno de la
compresión, sus rotores le comunican una cierta presión de descarga, misma que es comparable al
aumento de presión que sufren los gases en los compresores y ventiladores.
Otra diferencia notable estriba en el hecho que, los gases al ser comprimidos aumentan su temperatura
según las ecuaciones establecidas y los líquidos descargados a presión no evidencian sino muy
pequeños incrementos en su temperatura.
Algunos sistemas requieren del manejo de líquidos a altas presiones, habiendo algunas que incluso
logran incrementar la presión más allá de 2000 veces el equivalente de la presión atmosférica.
Naturalmente que estas bombas solo manejan gastos muy pequeñas. Y también es cierto que la mayoría
de las bombas de ese tipo hallan su aplicación en sistemas de uso discontinuo; esto es que no trabajan
muy seguido. Aquí podíamos incluir sistemas de llenado de recipientes a presión: los frenos
hidráulicos; como ejemplo de sistemas continuos podríamos citar a los empleados en la alimentación de
combustibles y reactivos en reactores químicos y quemadores a presión respectivamente.
Los ventiladores logran mover grandes volúmenes de aire, pero el incremento de presión que logran
comunicar a los gases es pequeño y en la mayoría de los casos no son usados para una función de
transporte de aquellos fluidos, ya que no se conectan a sistemas de tuberías. Son más bien
aprovechados para lograr una agitación en el seno de los gases; para homogeneizar su temperatura o su
composición.
Aquí también encontramos el sistema rotor estator; solo que este último (el estator) es muy simple y en
algunos casos hasta podemos eliminar su uso. La mayoría de los ventiladores constan de un simple
rotor o impulsor (casi siempre un sistema sencillo de aspas) que a veces incluye una pantalla para
dirigir los gases hacia talo cual punto determinado.
13

Partes De Turbomaquinaria.
Ejemplificamos con una bomba centrifuga horizontal como la mostrada en la Ilustración 1
Ilustración 1 Bomba Centrifuga Horizontal
14

El tamaño nominal de una bomba centrífuga se determina generalmente por el diámetro interior de la
brida de descarga. Sin embargo, esta designación muchas veces no es suficiente puesto que no
determina el gasto que puede proporcionar una bomba, ya que este dependerá de la velocidad de
rotación, así como del diámetro del impulsor.
Conforme a ello, suelen usarse designaciones tales como
6 BCIA 10 4
Diámetro de
descarga
Alguna indicación
tal como bomba
centrífuga impulsor
abierto
15
Diámetro del
impulsor
Sentido de rotación. El sentido de rotación de una bomba centrífuga puede ser:
a) En el sentido de las manecillas del reloj.
b) En el sentido contrario a las manecillas del reloj.
Número de polos del
motor que da una
idea de la velocidad

Metalizado De Ejes En Zonas De Rodamiento.
Consiste en depositar pequeñas partículas metálicas, en estado de semifusión, sobre la superficie a
metalizar, hasta conseguir un recubrimiento adherente. Estas partículas pasan a través de una fuente de
calor muy intensa y se proyectan a elevadas velocidades sobre la superficie de la pieza, donde forman
películas metálicas de pequeño espesor.
El metal de aportación en forma de polvo o de alambre, se hace pasar a través de una llama oxigas, que
lo funde en forma de gota. Un chorro de aire a presión actúa sobre estas gotas, dividiéndolas en
partículas muy pequeñas y proyectándolas sobre la superficie a metalizar, a la que llegan con
velocidades que pueden estimarse entre 100 Y 250 m/s, según sea el diseño de la pistola. La unión se
consigue por la energía calorífica desarrollada en el choque, que permite fundir tanto las pequeñas
partículas como la película de óxido formada durante el transporte en el interior del chorro de aire.
Esta técnica tiene una aplicación en la recuperación de superficies desgastadas de elementos de
máquinas, principalmente cuando no existan grandes exigencias en resistencia a la tracción y
porosidad. Es un proceso muy funcional para trabajos en los que el calentamiento de soldadura resulte
inadmisible y en la aplicación de algunos depósitos heterogéneos que serían imposibles por otras
técnicas. No presenta limitaciones en cuanto a tamaño de los objetos a metalizar, no requiere
precalentamiento ni postcalentamientos. Por último puesto que el calentamiento de la pieza es muy
débil, la deformación es mínima, o incluso nula, lo que permite una gran libertad de actuación a la hora
de aplicar esta técnica.
Técnica De La Metalización.
El éxito de la operación depende del grado de limpieza y rugosidad de la superficie a metalizar. Para
conseguir una buena adherencia es necesario eliminar óxidos, aceites, grasa, polvo y cualquier otra
suciedad. La rugosidad superficial permite disponer de una especie de anclajes mecánicos que también
contribuyen a una mejor adherencia de la película de metalizado. Normalmente, esta rugosidad suele
obtenerse mediante chorreado de las piezas con partículas abrasivas. Como abrasivo puede utilizarse el
chorro de arena, partículas metálicas, alúmina o carburo de silicio. La rugosidad de la superficie a
metalizar también puede conseguirse provocando una serie de muescas mediante mecanizado con una
herramienta cortante.
En algunos casos, una vez preparada la superficie a metalizar, se deposita sobre la misma una pequeña
película de molibdeno que tiene por objeto el mejorar la adherencia de las capas posteriores de
metalizado.
El recubrimiento que se consigue mediante metalizado suele ser bastante poroso. Esta característica
resulta interesante en los elementos de máquinas, pues los pequeños poros tienen aceite y mejoran la
lubricación. Por el contrario, la porosidad no es recomendable cuando las piezas deban soportar severos
ataques de ácidos u otras sustancias corrosivas.
16

Dentro de ciertos límites, la porosidad puede controlarse mediante la regulación de la llama, del chorro
de aire, no obstante una reducción drástica de la porosidad, suele provocar depósitos duros y frágiles y
muy oxidados, que pueden dar lugar a fallos enservicio.
La oxidación del metal de aportación se produce al fundirse por la acción de la llama y durante el
trayecto hasta la pieza. Normalmente, la oxidación producida durante la fusión suele ser muy pequeña,
salvo que la llama sea oxidante. Las principales causas de la oxidación son los sobrecalentamientos, el
empleo de llamas con exceso de oxígeno y la proyección a distancias muy grandes.
Pistolas Para La Metalización.
La operación requiere el empleo de pistolas especiales de metalización, que suelen pesar entre 1.5 y 3
kg. Y que utilizan materiales de aportación en forma de alambres de diferentes diámetros (hasta 5
mm.). Normalmente, estas pistolas pueden proyectar entre 2 y 6 kg. de metal de aportación por cada
hora de trabajo. Cuando se trata de metalizar grandes superficies puede recurrirse al empleo de pistolas
más pesadas, de mayor aportación, montadas sobre dispositivos que permitan automatizar el proceso.
La pistola consta de dos partes fundamentales: la unidad de alimentación de alambre y el sistema de
suministro y control de los gases (ver ilustración 2). La unidad de alimentación empuja el hilo,
automáticamente, hacia la boquilla de la pistola. El sistema para suministro de gases controla el caudal
de oxígeno, de gas combustible y de aire comprimido. La boquilla dispone de un orificio central por el
que alimenta el material de aportación. Rodeándolo, lleva una serie de pequeños conductos por los que
salen los gases para obtener la llama y el chorro de aire a gran velocidad.
El material de aportación, sale por la boquilla, se funde y se atomiza por la acción de llama y los
chorros de aire a presión. Las pequeñas partículas metálicas, procedentes de la fusión del hilo, son
arrastradas por la corriente de aire y proyectadas a gran velocidad, sobre la superficie de la pieza.
Normalmente suele utilizarse la llama oxiacetilénica, por su gran potencia calorífica y elevada
temperatura (superior a 3094°C). No obstante, cuando se trabaja con materiales de aportación de bajo
punto de fusión, también puede utilizarse él hidrógeno o el propano.
17

Técnica Operatoria.
Ilustración 2 Pistola de metalizar
Las operaciones de metalización deben realizarse en zonas bien ventiladas. Esto se debe a la gran
cantidad de humos y partículas metálicas que se desprenden, y que resultan extremamente nocivas para
la salud. Cuando no sea posible una ventilación adecuada, el operario debe llevar mascarilla o un
sistema de respiración efectivo.
La velocidad del hilo, cantidad de aportación, presión de oxígeno y de combustible, deben regularse de
acuerdo con las recomendaciones establecidas para el equipo a utilizar y teniendo en cuenta el tipo de
trabajo. La presión del aire suele ajustarse a unos 4 kg./cm2, un ligero aumento en la presión aire
permite obtener recubrimientos más lisos. Por el contrario, al reducir la presión se obtienen capas de
metalizado más bastas. Para mejorar el control de los gases es conveniente el empleo de caudalímetros.
La posición del extremo en fusión del hilo con relación al chorro de aire, debe ajustarse de forma que
se consiga una pulverización adecuada. La distancia correcta entre la boquilla y el extremo del hilo,
depende, en gran medida, de la naturaleza del metal de aportación. Una práctica recomendable es la de
iniciar el deposito aumentando la velocidad de alimentación hasta que el hilo se desprende en grandes
trozos; entonces, se va reduciendo progresivamente la velocidad del hilo hasta que se observa una
pulverización uniforme.
Es importante observar que el depósito debe de realizarse a base de capas de pequeño espesor (entre
0.05 y 0.15 mm. aproximadamente). Si se intenta depositar una capa gruesa en una sola pasada, la
superficie queda rugosa y muy irregular.
El movimiento de la pistola es similar al que se utiliza para pintar por proyección. Debe procurarse la
mayor uniformidad posible, manteniendo la boquilla a una distancia de la pieza que puede oscilar entre
100 y 250 mm. Aproximadamente. Si la distancia es muy corta, el recubrimiento queda con gran
cantidad de pequeñas grietas.
18

Una distancia excesiva de lugar a depósitos blandos, esponjosos y con unas características físicas muy
bajas. También es importante la velocidad de desplazamiento de la pistola. Cuando se trabaja con
movimientosdemasiados rápidos se obtienen depósitos con altogradode oxidación.
En la metalización de superficies planas, la pistola se mueve alternativamente adelante y atrás, con
vistas a conseguir un depósito uniforme. Hay que asegurarse de que la película cubra perfectamente
hasta ambos extremos de la superficie a metalizar. Una vez realizada la primera capa conviene girar la
pieza, o los movimientos de la pistola, de forma que al siguiente se deposite a 90° con la anterior. Esta
técnica se repite en los depósitos sucesivos hasta conseguir el espesor adecuado. Las piezas cilíndricas
suelen metalizarse sujetándolas en un torno y colocando la pistola sobre el carro.
Metalización Por Arco Eléctrico.
Con esta técnica las partículas se depositan más calientes y fluidas que en la metalización con llama
oxiacetilénica. El calor necesario para fundir el hilo lo genera un arco eléctrico, en lugar de la llama.
Puesto que en el arco se alcanzan temperaturas mucho más altas que en la llama (3870°C), las
partículas de aportación, muy calientes, pueden ligarse más íntimamente con la pieza a metalizar.
Además, el arco permite conseguir recubrimientos con menor contenido en óxidos. (Ver ilustración 3)
Metalización Con Soplete.
Ilustración 3 Equipo de metalización por arco eléctrico (B&W Machine Co. Inc.)
El soplete que se muestra en la ilustración 4 constituye un dispositivo adecuado para metalizar con un
pequeño recipiente, dispuesto sobre el cuerpo del soplete introduce el material de aportación en forma
de polvo, en la corriente gaseosa. La salida de polvo se controla mediante una palanca que se acciona
como se indica en la ilustración 4, las partículas del material de aportación funden al llegar a la llama,
que las proyecta, sobre la superficie a metalizar. La llama se emplea para precalentar la pieza, para
fundir el polvo de aportación y para proyectarlo sobre la superficie.
19

Ilustración 4 Soplete de metalización (B&W Machine Co. Inc.)
Encasquillado De Ejes En Zonas De Rodamientos.
Esta manera de recuperar partes de ejes o árboles de turbomaquinaria en las áreas de rodamiento viene
a cubrir un aspecto importante, cuando en daño o desgaste de las zonas de rodamientos en la flecha no
es posible recuperarla por soldadura, esto es, adicionando soldadura por cualquiera de los métodos
mencionados o conocidos.
Aún cuando presenta ventajas tienen sus limitaciones, entre las cuales, está que no se recomienda su
uso o aplicación en aquellas partes de flechas donde existen cuñeros y ranuras para candados que fijan
a los baleros o rodamientos (Ver ilustración 5).
Ilustración 5 Área de rodamiento dañada
20

Preparación De La Zona Dañada.
Cuando ya es determinado el daño o desgaste que no puede recuperarse aportando o rellenando con
soldadura, se define preparar la parte para ser encasquillada (Ver ilustración 6).
Esto consiste en desgastar hasta tener una superficie uniforme maquinando un espesor aproximado de 3
mm a 6 mm al radio del eje en la zona a recuperar.
Preparación Del Casquillo.
Ilustración 6 Preparación del área dañada
a) Una vez habilitada la superficie, se dimensionan diámetro y longitud, se prepara el casquillo con
dimensiones adecuadas, de diámetro y espesor necesario. Algunas veces se realiza por interferencia por
lo cual es necesario dilatar el casquillo antes de montarlo (Ver ilustración 7).
Ilustración 7 Preparación del casquillo
21

) Después de montado aún cuando se realiza por interferencia para mayor seguridad y evitar que se
desprenda el casquillo cuando funcione el equipo es recomendable, puntear con soldadura la cara
frontal de la flecha o eje que se encasquilló ya sea colocando puntos de soldadura en un @ 90° o bien
soldando el perímetro frontal de contacto entre casquillo y eje, por lo cual será necesario habilitar con
un bisel en donde se deposite la soldadura (Ver ilustración 8).
Ilustración 8 Montaje del casquillo
c) Es necesario tener presente que el material del casquillo será el mismo que el del eje o flecha
necesariamente para un mejor funcionamiento, así mismo la soldadura utilizada será compatible con
ambos, casquillo y árbol o eje.
Área Recuperada.
Después de montar el casquillo en la parte a recuperar se procede a maquinar a las dimensiones
originales de trabajo que tenía el árbol o eje en la zona recuperada.
Cabe mencionar que se desgasta de 0.2 a 0.4 mm al diámetro, esto es, que el casquillo de su diámetro
exterior se prepara a la dimensión final de funcionamiento evitándose con esto mayor pérdida de
tiempo en rehabilitación del árbol o eje.
Finalmente mencionaremos que existen algunas otras formas de encasquillar partes mecánicas o ejes
según las diversas máquinas existentes así como la necesidad de recuperación de las mismas.
22

Soldado De Ejes En Zonas De Rodamientos.
El soldado de ejes consiste en depositar una capa metálica dura y resistente sobre las superficies y
bordes de piezas desgastadas. Se considera como uno de los métodos más económicos para la
reparación de herramientas, máquinas y equipos de construcción. Así esta técnica permite una fácil
recuperación de ejes, ruedas dentadas, herramientas cortantes (Ver ilustración 9).
Injertado De Ejes En Zonas De Rodamiento.
Ilustración 9 Pieza reparada por soldadura dura.
Este método de recuperación de ejes desarrollado con la información obtenida experimentalmente en la
reparación de equipos de proceso en la refinería "Miguel Hidalgo" de PEMEX. Se tiene la relación de
parámetros que intervienen en la aplicación del mismo, los cuales ya fueron comprobados en equipos
operativos.
Se reitera, que todos los equipos en los cuales es aplicado este método son bombas centrifugas, turbinas
de vapor, compresores centrífugos y en general todos aquellos equipos cuyos diámetros de ejes en
zonas de rodamientos se encuentran en el rango de 25-127mm (1-5").
Algunas partes de equipos que se recuperan con este método son los siguientes: (Ver ilustración 10 y
11).
23

Ilustración 10 Varios tipos de impulsores
24

25
Ilustración 11 Características de Diseño para larga duración de la Bomba

Definición De La Investigación
En este capítulo se desarrollan los principios en los que se sustenta la
rugo interferencia, haciendo referencia a los procedimientos existentes,
así como a la rehabilitación de ejes por rugo-interferencia
26

Tabla 1 Cuadro Comparativo De Métodos De Reacondicionamiento De Ejes Sólidos En Zonas De
Rodamiento.
METALIZADO
ENCASQUILLADO
APORTE DE
SOLDADURA
INJERTO
RUGO-
INTERFERENCIA.
VENTAJAS DESVENTAJAS INFRAESTRUCTURA
Tiempo
mínimo.
Costo
Mediano.
Cubre
mayores
desgastes.
Tiempo
Mediano.
Costo bajo.
Cubre
desgastes
masivos.
Costos
bajos.
Tiempo
mínimo.
Costo bajo.
Cubre daños
severos.
Tiempo
mínimo.
Costo
mínimo.
Solución
daños
severos.
a
de desgaste.
Equipo especial.
Inversión
elevada.
inicial
Personal
especializado.
No se utiliza en
zonas
cuñeros.
de
Preparación
superficie.
de
No se
recomienda en
zonas
cuñeros.
de
No se
recomienda en
zonas de ranuras
para candados.
Tiempo elevado
de recuperación.
Deflexión en los
ejes al depositar
soldadura.
Sólo si no es
aplicado
correctamente.
Preparación
superficie.
de
27
Preparación de
las superficies.
Área específica.
Torno paralelo.
Equipo de
metalizado.
Material preparado
especialmente.
Personal
especializado.
Torno paralelo.
Equipo de oxiacetileno.
Equipo de
soldadura eléctrica.
Personal adecuado.
Torno paralelo.
Equipo de
soldadura eléctrica.
Personal adecuado.
Torno paralelo.
Equipo de
soldadura eléctrica
y oxi-acetileno.
Personal adecuado.
Torno paralelo.
Equipo de
calentamiento de
(Oxiacetileno y/o
eléctricos).
Personal adecuado.

Rugosidad.
Se puede definir como rugosidad, a las irregularidades finas sobre la textura de la superficie de un
material, usualmente relacionadas con la acción resultante de los procesos de fabricación.
La medición de rugosidad más utilizada es la denominada Ra, que consiste en el promedio aritmético
de los valores absolutos de las desviaciones existentes respecto a una línea de centro.
También se utilizan las dimensiones de Rz, que representa el promedio de las alturas entre crestas y
valles, y Rmax, que representa el valor máximo entre valles y crestas.
Ilustración 12 Rugosidad
28

Rugo-Interferencia.
Ilustración 13 Rugosidad de la superficie
La Rugo-Interferencia es un método de rehabilitación de ejes sólidos. Esta forma de rehabilitación
deberá utilizarse cuando los daños sufridos principalmente en las zonas de apoyo del eje sean
severos como es la fusión del rodamiento, deflexión excesiva por el calentamiento 1-2 milímetros,
desprendimiento de material e inclusive seccionamiento o rotura.
La rehabilitación consiste en cortar la parte dañada del eje (sin desarmar el elemento rotatorio),
realizando un montaje hembra (eje) macho (injerto) por rugosidad interferencia y maquinar la
zona rehabilitada a las condiciones originales en tolerancia diametrales.
La rugosidad e interferencia necesarias serán determinadas para cada eje según el equipo a que
pertenecen sean motores, bombas, turbinas, tomando en consideración los factores o condiciones
operativas del equipo así como la potencia del mismo.
Se evaluaron patrones de Rugosidad fina, media y basta (Se realiza con el moleteador convencional
demostró que la rugosidad media es la más recomendable tanto por su altura como por el
aumento del área de contacto, misma que se realizó su cuantificación.
29

Ilustración 14 Patrón de Rugosidad Fina
Ilustración 15 Patrón de Rugosidad Media
Ilustración 16 Patrón de Rugosidad Basta
30

Ilustración 17 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Media 1
31

Ilustración 18 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Media 2
32

Ilustración 19 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Fina 1
33

Ilustración 20 Determinación de los aumentos en el área superficial del moleteado Rugosidad Fina 2
34

Esfuerzos Debido A Los Ajustes De Interferencia.
Pueden calcularse considerando como cilindros de pared gruesa a las partes que se ajustan, por medio
de las siguientes ecuaciones.
Donde:
p
c
2 2
2 2
dc
di
d0
dc
i
dc
Ei
c i 0 0 c
2 2
2 2
d d E d d Ei
E0
pc = presión en la superficie de contacto, psi (kg/cm 2 )
= interferencia total, pul (cm)
di = diámetro interior del elemento interno, pul (cm)
dc = diámetro de la superficie de contacto, pul (cm)
do = diámetro exterior del elemento externo, pul (cm)
o = relación de Poisson para el elemento externo
i = relación de Poisson para el elemento interno
Eo = módulo de elasticidad del elemento externo, psi (kg/cm 2 )
Ei = módulo de elasticidad del elemento interno psi (kg/cm 2 )
Como ambos elementos son del mismo material, la ecuación anterior se reduce a
p
c
E
3 2 2
2d
c do
di
2 2 2 2
d d d d
c
Después de encontrar pc, los esfuerzos tangenciales reales en las diferentes superficies, de acuerdo con
la ecuación de Lamé, (para usarla conjuntamente con la teoría de rotura por esfuerzo cortante máximo),
pueden determinarse por:
Sobre la superficie en do,
i
35
0
s
to
c
d
2
2 pc
dc
2 2
o dc
2 2
Sobre la superficie en dc para el elemento externo,
do
dc
s
tco pc
2 2
do
dc
0

Sobre la superficie en dc para el elemento interno,
36
d
p
c
d
2
d i
d
i
tci
2
c
2
c
2
2 pcd
c
Sobre la superficie en di sti
2 2
d d
Los esfuerzos tangenciales equivalentes en las diferentes superficies, de acuerdo con la ecuación de
Bernie, (para usarla conjuntamente con la teoría de rotura por deformación máxima) puede
determinarse por:
l 2 pcd
c
Sobre la superficie en do para el elemento externo, sto
2 2
d d
2 2
l do
dc
Sobre la superficie en dc para el elemento externo, stco p
c
2 2 o
do
d
c
2 2
l dc
di
Sobre la superficie en dc para el elemento interno, stci p
c
2 2 i
di
d
i
l 2 pcd
c
Sobre la superficie en di, sti
2 2
d d
di
dc
do
dc
Ilustración 21 Relación de diámetros D, d
s
c
o
c
i
2
2
i
c
2
Elemento interno
Elemento externo

Dinámica De Las Expectativas
Se hace el planteamiento de la Rugo-interferencia, metodología e
indicando el procedimiento y criterios para su aplicación.
37

Metodología.
En la rehabilitación de ejes comprendidos en el rango de 25-127 mm (1-5") de diámetro se utilizó la
metodología siguiente:
a) Determinar los criterios generales para utilizar el método del injerto.
b) Definir el número de pasos o etapas necesarias para realizarlo.
c) Determinar los parámetros que intervinieron.
d) Determinar las áreas de contacto que se tienen con la rugosidad, fina, media y basta, misma que se
e) Realizar pruebas experimentales en el rango de diámetros indicados para obtener la mejor
relación existente entre los mismos.
f) Verificar numéricamente el aspecto de resistencia de materiales
g) Realizar ensayos de propiedades mecánicas en laboratorio.
Criterios Generales Para Aplicar La Rugo-Interferencia.
Este método es aplicable cuando existan daños severos en las zonas de rodamientos de lado libre y/o
lado de cople de estos equipos (turbinas de vapor, bombas multipasos, compresores centrífugos),tales
como fusión de los rodamientos con el eje, superficies dañadas al extraer el rodamiento (material
arrancado, desprendido), deflexión excesiva por calentamiento (mayor de 1 mm.), en ningún equipo está
garantizado que nunca tenga este tipo de daños por lo cual la aplicación de este método de
rehabilitación es factible en estos casos; con la ventaja de abatir tiempo y costo de recuperación, así
como minimizar pérdidas indirectas por el tiempo de paro de un equipo productivo.
Criterios:
1. Los materiales que se utilizan en la fabricación de los ejes son principalmente aceros
hipoeutectoides como lo es el acero AISI 4140 (Ver gráfica 1).
2. En la construcción de turbo maquinaria se utilizan así como aceros al carbono, también
aceros aleados, aceros inoxidables y aceros especiales.
3. Siempre es recomendable injertar con interferencia máxima de 0.1 mm .
4. El injerto de la hembra - macho por manejo adecuado siempre será: el eje, la hembra y el
injerto el macho como se muestra en la ilustración 22.
5. Lo anterior minimiza el efecto de 'Viga Cantiliver" que se presenta una vez realizado el
injerto.
6. El corte del eje será siempre después de montarse y centrarse en un torno paralelo
preferentemente, se realizará con cuchilla de corte de espesor definido para evitar alteraciones en
la longitud final del eje.
38

7. Los maquinados de la hembra será pulido. (ilustración 22) y el del macho se moleteará a una
rugosidad media, que se hace con la herramienta denominada
esto aumenta el área de contacto del macho en un 100% aproximadamente.
8. El rango verificado de diámetro de ejes rehabilitados por rugo-interferencia es de 25-127
mm. En diámetros mayores es necesario adicionar otras consideraciones como la forma y
tiempo de calentamiento para la dilatación adecuada.
9. Queda descartado el montaje hembra - macho por roscado, debido a los puntos de
concentración de esfuerzos generados, porque su comportamiento como sección transversal
sólida del eje cambiaría al de una sección transversal hueca, con las consecuencias
técnicas de disminución de parámetros de esfuerzo soportado.
10. Al dilatar el eje para el ensamble por rugo-interferencia, deberá ser el doble del valor de la
interferencia, con la finalidad que el ensamble sea correcto y que se introduzca el macho
hasta el fondo de la hembra, evitando riesgos que la hembra se contraiga antes de quedar el
macho en la posición correcta.
39

Preparación.
Proceso de Rugo-interferencia
para la Recuperación de Ejes
Sólidos
Etapa 1
Análisis e inspección de las
zonas donde se presentan las
fallas (rodamientos)
Etapa 2
Corte del área dañada del eje
Etapa 3
Acondicionamiento del eje ha
rehabilitar (hembra)
Etapa 4
Realización del Injerto (macho)
Etapa 5
Maquinado de la rugosidad
Etapa 6
Insertar el injerto (macho) a el
eje (hembra)
Etapa 7
Maquinado final
Eje Rehabilitado
40

4
9
2
4
5
2y 3
22
FIGURA 2
Ilustración 23
41
1
3
6

13
4
10
Ilustración 26
Ilustración 27
43
11
11
14
12
12
10 9

9
Breve Descripción De Las Ilustraciones:
Ilustración 28
Ilustración 22; vista lateral en corte de una bomba centrífuga (turbo maquinaria), la cual nos muestra el
eje y sus zonas de posible daño.
Ilustración 23; vista lateral del eje a rehabilitar.
Ilustración 24; vista lateral en corte y detalle de la zona dañada.
Ilustración 25; vista lateral del eje en detalle de la zona dañada.
Ilustración 26; vista lateral del eje a rehabilitar preparado previamente con un barreno fungiendo el
trabajo de la hembra.
Ilustración 27; vista lateral del injerto (macho), con rugosidad media
Ilustración 28; vista lateral del montaje del injerto con el eje a rehabilitar.
Parámetros De Diseño De Injerto.
4
15
D: Diámetro exterior del árbol
Di: Diámetro exterior del injerto
L: Longitud del macho y/o profundidad de la hembra.
AH: Área transversal del árbol o eje.
AM: Área exterior del macho
D: Diámetro exterior del macho
dH: Diámetro exterior de la hembra.
44
13
FIGURA 6

Diseño Del Injerto.
ÁREA DE CONTACTO
Área transversal del árbol
2
D
A área transversal del eje. 2.1
H
4
A dL
área exterior del macho 2.2
M
Relacionando esta área se obtendrá la longitud del macho, igualando área de contacto. AH AM
2
D
4
dL
tenemos
45
2
D
L 2.3
4d
Experimentalmente se obtiene que la relación más recomendable de diámetros de hembra y
macho es:
D/d= 2 2.4
En la ilustración 29 se muestra la relación de diámetros D y d, de donde tenemos:
dMAX=D/2 2.5
Ilustración 29 Relación de diámetros D, d

Relación De Parámetros.
Sustituyendo en (3):
L
MINIMA
Casos prácticos
2
D D
D 2
4
2
Tabla 2 Numéricamente la máxima relación D/d:
Tabla 3 Con relaciones D/dMAX=3
Como se denota, analizando los valores por facilidad del proceso, siempre debemos emplear la
(D/d)MAX para obtener Lmínima, abatiendo de esta forma el tiempo de reparación, puesto que para el
montaje por interferencia dilataremos un área menor.
Debido a la interferencia de 0.1 mm. En toda la gama de diámetros (D) de 25-127 mm., tenemos para
estandarizar:
DH=dhembra = d - 0.1 2.7
46
2.6

Resistencia De Materiales.
Dilatación térmica:
( T T ) TL0.2 2.8
Para el acero:
f
a=12x10 -6 m / m °C
0
Con L=125 mm. De (8) tenemos:
Con L= 25 mm:
Esfuerzos térmicos:
Para acero E=2.1x10 6 Kg / cm 2 tenemos:
St 0.2
T 134C 6
L
12x10 125
St 0.2
T 667C 6
L
12x10 25
PL
TL
AE E
LET term ET L
D=125mm
D=25 mm
Esta T corresponde a la dilatación real (0.1 mm) para interferencia, puesto que se dilató el doble (0.2
mm) para realizar el montaje.
Así tenemos:
term = (12x10 -6 )(67)(2.1/106) = 1668 Kg/cm2
term = (12x10 -6 )(334)(2.1/106) = 8417 Kg/cm2
1688

F
term F term * AM
Am
Para máxima relación de (2.2), (2.5) y (2.6) tenemos:
Para D = 125mm
Para D = 125mm
L
D
minima
max
D
2
D
2
12.5
F 1668 66254kg
2
2
2.5
F 1668 66073kg
2
ter
El rango de calentamiento según los diámetros de los árboles o ejes (25-125 mm) es de 134-667°C, lo
cual nos muestra con la referencia al diagrama (Fe-Fe3C) que estamos abajo de la línea de
transformación que es de 723°C. Las tensiones residuales generadas serán eliminadas con un tratamiento
térmico de revenido. Los esfuerzos generados por la interferencia se determinan analizando como
cilindro de pared gruesa, así con la máxima relación
Ilustración 30
48
2

D/d=2, y las ecuaciones de Lamé (Fig 2.6) [2.5]
r t de un punto cualquiera a la distancia r del centro [2.5]
2 2 2
api bpo a b ( pi po)
r
2 2 2 2 2
b a ( b a
) r
2 2 2
api bpo a b ( pi po)
r
2 2 2 2 2
b a ( b a
) r
Caso particular donde la presión interior es Pi y la exterior es nula Po=0, la ecuaciones (2.9 y 2.10)
2 2
ap i b
r 1
2 2 2
b a a
2 2
ap i b
r 1
2 2 2
b a a
r t r,
su máximo aparece en la superficie del cilindro.
a b
a b
2 2
t max 2 2
pi Llamado K a la relación de b/a se puede escribir de la forma siguiente:
2
t max 2
k 1
k 1
pi El valor medio del esfuerzo circunferencial obtenido por el mismo método para cilindros de pared
delgada es:
( a)( pi) pi
t med
( ba) k1
Y la relación del valor máximo al valor medio de este esfuerzo tangencial:
2
r max k
t med k
1
1
49
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16

Como el esfuerzo cortante máximo es igual a la semidiferencia de los esfuerzos principales, deducidos
del circulo de Mohr [2.5], y como la falla de un material como el acero, al que nos estamos refiriendo,
se supone debido al esfuerzo cortante establecido por l teoría de esfuerzos cortantes máximos, este
valor es importante en el diseño del injerto. El valor máximo tiene un lugar en la superficie interior del
r r son máximos y de signo contrario, la que da para el valor:
2
( t)max ( )max r b
tmax pi
2 2
2 b a
Sustituyendo para la relación D/d=2 (máxima) los parámetros
En las expresiones:
2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, 2.17
Tenemos para el análisis:
2 2
d 4D
r pi 1 2 2
2
D d ( Dd)
2 2
d 4D
r pi 1 2 2
2
D d ( Dd)
2 2
D d
( t )max
pi
2 2
D d
Sustituyendo k=2
2
(2) 1
5
( t )max ( pi) pi
2
(2) 1
3
pi
( t )med
pi
21 2
( t )max (2) 1
5
pi
( )med (2) 1
3
t
d D
a ; b
2 2
ba ab d D
r a
2 2 4
b D
k 2
a d
50
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
2.22
2.23

Resumen De Los Resultados
Se anotan los datos obtenidos en los ensayos destructivos de tensión y torsión,
con probetas solidas y probetas ensambladas por rugo-interferencia, en
material de acero al cromo-molibdeno, AISI 4140,que es de uso cotidiano en
la fabricación de ejes sólidos de turbo maquinaria.
51

Ensayos De Laboratorio.
Los ensayos efectuados en el Laboratorio de Ciencia de materiales de la ESIME-Azcapotzalco son para
determinar parámetros, de tensión y torsión que son los esfuerzos a que están sometidos los ejes de la
turbo maquinaria.
a) Ensayo de tensión normalizado por el ASTM-E8.
Probeta normal.
Probeta injertada con rugo-interferencia
Con la finalidad de obtener comparativamente los valores de tensión en probetas de material AISI
4140
b) Ensayo de torsión normalizado por el ASTM-E1.
Probeta normal
Probeta injertada con rugo-interferencia
Debido a que el esfuerzo generado en los ejes es de torsión se obtuvieron valores comparativos en
probetas de material AISI 4140.
Material:aceroalcromomolibdeno
Designación: AISI/SAE 4140
Alcance: esta norma cubre especificaciones del acero al cromo molibdeno este tipo de acero es usado para
la construcción de maquinaria.
Composición Química. Acero AISI 4140
Propiedades Mecánicas:
Condición
Normalizado
(871 c)
recocido
(816 c)
Carbono Manganeso Pmax Smax Silicio Molibdeno Cromo
% % % % % % %
0.38-0.43 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35 0.15-0.25 0.80-1.10
Resistencia a la
tensión en
MPa.
(kg/mm 2 )
KSI
1018(104)
148
Límite de
cedencia
en MPa
(kg/mm 2 )
KSI
Alargamiento en
50.8 mm
en %
52
Reducción
de área
en %
Dureza
Brinell
Maquinabilidad
promedio
con recocido
vdecorte
mxmin.
656(67)95 17.7 46.8 302 33
646(66)95 411(42)60 25.7 56.9 197 67

Tratamientos aplicables: templado al aceite, recocido 760 - 845 °C, temple de 1050 - 870 °C, temple
de 830 - 860 °C
Usos: acero para la construcción de maquinaria, partes de avión, flechas o ejes.
Requerimientos de compra. Las formas comerciales comunes barras redondas, barras hexagonales,
cuadradas.
Ensayo De Tensión.
EQUIPO UTILIZADO
Ilustración 31 Durómetro Rockwell
Ilustración 32 Prensa Hidráulica de 10 toneladas
53

16.6
Procedimiento para ensayo de tensión
Sección reducida
Largo
117.
Ilustración 33 Nomenclatura y dimensiones para la probeta de tensión
1. Seleccionar el material
2. Maquinar las probetas
3. Verificar que no tengan defectos superficiales como: golpes, enterraduras de
herramienta, oxidaciones, corrosiones, etc.
4. Medición de la probeta: medir longitudes, diámetros y espesores.
5. Cálculos previos, determinar la dureza Rockwell y la resistencia a la tensión.
6. Seleccionar Mordazas.
7. Montaje del dispositivo en la prensa correspondiente al área de tensión.
8. Preparación de la máquina: colocar el péndulo en el orificio correspondiente
a la escala seleccionada.
9. Formar cámara hidráulica: cerrar válvula de descarga y abrir válvula de
carga.
10. Montar la probeta en el dispositivo a tensión.
11. Verificar que la manecilla de carga este en cero.
12. Manualmente con el contrapeso adicional y tornillo de ajuste se deja en cero
la manecilla negra.
13. Aplicar carga inicial en la probeta.
14. Montaje del instrumento de mediciones y deformaciones de la probeta.
240
54
24

15. Empezar el ensayo tomando los datos siguientes.
A) número de orden
B) carga (p) en kg
C) Alargamiento o deformación en 0.01 mm
D) tiempo en min. y seg.
E) observaciones.
16. Después del ensayo se ejecutarán los siguientes datos:
I) Observar tipo de fractura.
II) Mediciones de longitud calibrada y diámetro de la longitud calibrada
para determinar él % de elongación y % de estricción.
Ilustración 34 Probeta del ensayo destructivo de tensión montada en la prensa universal.
55

Ilustración 35 Probeta después del ensayo de tensión
Tabla 4 Registro de datos del ensayo destructivo de tensión número 1 (probeta normal)
Orden Carga
(kg)
Deformación
(0.01 mm)
Tiempo
(min.seg)
56
Incremento
P(kg)
Incremento de Incremento del
la deformación
(0.01 mm)
tiempo (seg.)
P
inicial =
100
1 200 0.45 0.15 100 0 0
2 400 0.8 0.36 200 0.35 21
3 600 0.93 1.0 200 0.13 64
4 800 1.1 1.39 200 0.17 39
5 1000 1.3 2.19 200 0.2 40
6 1200 1.48 2.49 200 0.18 30
7 1400 1.68 3.23 200 0.2 34
8 1600 1.85 3.65 200 0.17 32
9 1800 2.03 4.52 200 0.18 57
10 2000 2.13 5.17 200 0.1 25
11 2200 2.24 5.45 200 0.11 28
12 2400 2.40 6.21 200 0.16 36
13 2600 2.60 7.07 200 0.2 46
14 2800 2.70 7.50 200 0.1 43
15 3000 2.77 8.25 200 0.07 35
16 3200 2.88 9.09 200 0.11 44
17 3400 3.05 9045 200 0.17 36
18 3600 3.70 10.56 200 0.65 71
19 3700 5.29 11.39 200 1.59 103

Porcentaje de estricción
a a
%
ax
2 0
0 100
3.1416x5.3 a2
4
a222.06mm 22.06 33.18
33.50%
33.18
Tabla 5 Deformación o alargamiento
Tramo LO (mm) L2 (mm) %
1-2 5 6.7 34
2-3 5 7.2 44
3-4 5 6.7 30
4-5 5 6.4 28
5-6 5 5.9 18
6-7 5 5.7 14
7-8 5 6.9 38
8-9 5 5.9 18
9-10 5 5.7 14
Ensayo De Tensión (Probeta Injertada Por Rugo-Interferencia)
Ilustración 36 Probeta injertada antes del ensayo destructivo de tensión
58

Ilustración 37 Probeta del ensayo destructivo de tensión montada en la prensa universal
59

Ilustración 38 Probeta injertada después del ensayo de tensión
Tabla 6 Ensayo de Tensión (Probeta Injertada por rugo-interferencia)
Orden Carga P inicial Deformación Tiempo Incremento de Incremento de la
100 Kg. (0.01 mm)
"p" deformación
60
Incremento del
tiempo seg.
1 200 13 19 100 0 0
2 400 36 42 200 23 23
3 600 58 1.09 200 22 27
4 800 77 1.37 200 19 28
5 1000 93 2.13 200 16 36
6 1200 109 2.55 200 16 42
7 1400 120 3.59 200 11 1.04
8 1600 130 4.39 200 10 40
9 1800 142 5.04 200 12 25
10 2000 157 5.41 200 15 37
11 2200 174 6.22 200 17 41
12 2400 175 6.51 200 1 29
13 2600 183 7.18 200 8 27
14 2800 213 7.55 200 30 37
15 P max. 2800 213 8.02 200 0 7
P (ruptura)=2300 Kg

Ensayo De Torsión
Ilustración 39 Características de la máquina de torsión
1. Bancada
2. Chuck o mandriles
3. Carro
4. Eje secundaria
5. Tambor graficados
6. Cremallera
7. Escala
8. Manecillas primaria y secundaria
9. Péndulo
10. Motor de 2 velocidades (alta y baja)
11. Volante regulador de velocidades
12. Tacómetro
13. Interruptor de la máquina
14. Dos contrapesos de mayor y menor espesor
15. Llaves de pivotes
16. Dados porta mordazas
17. Mordazas para probetas cilíndricas
18. Mordazas probetas cilíndricas de 3 a 6 mm. de diámetro y de 6 a 9.5 mm y de 5 a 12.7 mm.
19. Un juego de mordazas para probeta plana de cero a 3 mm. de espesor
20. Dispositivo para tensión combinada con torsión
62

Procedimiento Para Un Ensayo De Torsión
1. Seleccionar el material
2. Verificar que no tenga defectos superficiales; como golpes, enterraduras de herramienta,
corrosiones, etc.
3. Determinar la dureza del material
4. Seleccionar las mordazas (cuneiformes de 6 a 9.5 mm de diámetro)
5. Montaje de la probeta en él cabezal móvil
6. Montaje de la escala en la carátula de la máquina
7. Colocar el péndulo en el orificio correspondiente a la escala seleccionada
8. Colocar el papel en el tambor graficador y el lápiz en el porta lápiz de la cremallera
9. Poner el otro extremo de la probeta en el cabezal fijo y ajustar aplicando un pequeño torque
10. Empezar el ensayo: encender la máquina aplicando la velocidad de torque con el volante
regulador de velocidades
11. Registrar los datos siguientes:
1. Torque
2. Esfuerzo cortante o tambor centesimal
3. Tiempo en minutos y segundos
4. Goniómetro
Ilustración 40 Probeta del ensayo destructivo de torsión
Ilustración 41 Probeta normal antes del ensayo destructivo de torsión
63

Ilustración 42 Probeta normal montada en la máquina de torsión
Ilustración 43 Probeta normal después del ensayo de torsión
64

Ensayo De Torsión Injertado Con Rugo-Interferencia.
Ilustración 44 Probeta injertada antes del ensayo destructivo de torsión
Ilustración 45 Probeta injertada montada en la máquina de torsión
66

Ilustración 46 Datos del ensayo de torsión
Tabla 9 Registro de datos del ensayo injertado por rugo-interferencia
N° Orden Torque Tiempo Goniómetro Tacómetro
1 20 3 0.6 0.5
2 40 14 0.8 0.5
3 60 34 0.9 1
4 80 55 1 1
5 100 1.7 1.4 2
6 120 1.19 1.6 2
7 140 1.32 2 2
8 160 1.47 2.2 2.5
9 180 2.02 2.5 3
10 200 2.11 2.7 3.5
11 220 2.22 3 3.5
12 240 2.33 3.2 4
13 260 2.44 3.4 5
14 280 2.59 3.8 6
15 300 3.17 4 7
16 310 3.35 4.3 9
67

Análisis
Se realiza la interpretación de resultados obtenidos de las probetas, así
como su comportamiento bajo esfuerzos de tensión y torsión, que son
los que soportan los ejes de la turbomaquinaria, tanto en la condición
normal como en la condición injertadas por rugo-interferencia.
69

Ensayos de tensión.
Tabla 10 Registro de datos del ensayo destructivo de tensión número 1 (probeta normal)
Orden Carga (kg) Deformación
(0.01 mm)
P
inicial = 100
Tiempo
(min.seg)
70
Incremento
P(kg)
Incremento de la
deformación
(0.01 mm)
Incremento del
tiempo (seg.)
1 200 0.45 0.15 100 0 0
2 400 0.8 0.36 200 0.35 21
3 600 0.93 1.0 200 0.13 64
4 800 1.1 1.39 200 0.17 39
5 1000 1.3 2.19 200 0.2 40
6 1200 1.48 2.49 200 0.18 30
7 1400 1.68 3.23 200 0.2 34
8 1600 1.85 3.65 200 0.17 32
9 1800 2.03 4.52 200 0.18 57
10 2000 2.13 5.17 200 0.1 25
11 2200 2.24 5.45 200 0.11 28
12 2400 2.40 6.21 200 0.16 36
13 2600 2.60 7.07 200 0.2 46
14 2800 2.70 7.50 200 0.1 43
15 3000 2.77 8.25 200 0.07 35
16 3200 2.88 9.09 200 0.11 44
17 3400 3.05 9045 200 0.17 36
18 3600 3.70 10.56 200 0.65 71
19 3700 5.29 11.39 200 1.59 103
P ruptura = 3300 kg
Deformación t = 5.72 mm
Diámetro de ruptura = 5.3 mm

Orden Carga P inicial
100 Kg.
Tabla 11 Ensayo de Tensión (Probeta Injertada por rugo-interferencia)
Deformación
(0.01 mm)
Tiempo Incremento de
"p"
71
Incremento de la
deformación
Incremento del
tiempo seg.
1 200 .13 19 100 0 0
2 400 .36 42 200 23 23
3 600 .58 1.09 200 22 27
4 800 .77 1.37 200 19 28
5 1000 .93 2.13 200 16 36
6 1200 1.09 2.55 200 16 42
7 1400 1.20 3.59 200 11 1.04
8 1600 1.30 4.39 200 10 40
9 1800 1.42 5.04 200 12 25
10 2000 1.57 5.41 200 15 37
11 2200 1.74 6.22 200 17 41
12 2400 1.75 6.51 200 1 29
13 2600 1.83 7.18 200 8 27
14 2800 2.13 7.55 200 30 37
15 P max. 2800 2.13 8.02 200 0 7
P (ruptura)=2300 Kg
Análisis de ensayos de Tensión
De las tablas de datos obtenidos en el laboratorio se puntualiza lo siguiente:
*La carga de ruptura de ambas probetas normal / injertada de 3300Kg /2300 Kg. representa una
variación del 30%.
*La deformación de ambas probetas normal / injertada de 5.29/2.13 Representa una variación del 40%.
*El tiempo de prueba de ambas probetas normal / injertada de 11.39min /8.02 min Representa una
variación del 30%.
*Todas las variaciones son representativas de estos parámetros de forma similar y proporcional
como lo es el % de reducción de área, el % de elongación y así sucesivamente.

Ensayos de torsión.
Datos de la probeta
Tabla 12 Registro de datos de ensayo destructivo de torsión probeta normal
N° de Orden Torque
Kg-cm
Tiempo
(min-s)
72
Goniómetro
(grados)
Tacómetro
aprox. (0.01
vueltas)
1 350 2.5 0.03
2 450 3.2 0.04
3 600 4 0.05
4 1035 5min. 36s. 8 0.64
L = 74 mm d = 7.4 mm
Tabla 13 Registro de datos del ensayo injertado por rugo-interferencia
N° Orden Torque Tiempo(min-s) Goniómetro Tacómetro
1 20 0-3 0.6 0.5
2 40 0-14 0.8 0.5
3 60 0-34 0.9 1
4 80 0-55 1 1
5 100 1-7 1.4 2
6 120 1-19 1.6 2
7 140 1-32 2 2
8 160 1-47 2.2 2.5
9 180 2-02 2.5 3
10 200 2-11 2.7 3.5
11 220 2-22 3 3.5
12 240 2-33 3.2 4
13 260 2-44 3.4 5
14 280 2-59 3.8 6
15 300 3-17 4 7
16 310 3-35
4.3 9

Tabla de Datos caracteristicos tipicos de MOTORES TRIFASICOS
Eficiencia estàndar, totalmente cerrados (TTCVE)
Tipos RGZE, RGZESD Y RGZZESD
440V 60Hz. Diseño NEMA B, 40ºC ambiente
HP RPM sincrona Par nominal (Nm) Diametro de la flecha (in) Tolerancia
1 3600 1.5 0.875 (+.0000/-.0005)
1 1800 3 0.875 (+.0000/-.0005)
1 1200 4.6 0.875 (+.0000/-.0005)
1 900 6.1 1.125 (+.0000/-.0005)
1.5 3600 2.3 0.875 (+.0000/-.0005)
1.5 1800 4.5 0.875 (+.0000/-.0005)
1.5 1200 6.8 1.125 (+.0000/-.0005)
1.5 900 9.2 1.125 (+.0000/-.0005)
2 3600 3 0.875 (+.0000/-.0005)
2 1800 6.1 0.875 (+.0000/-.0005)
2 1200 9.1 1.125 (+.0000/-.0005)
2 900 12 1.375 (+.0000/-.0005)
3 3600 4.5 1.125 (+.0000/-.0005)
3 1800 9.1 1.125 (+.0000/-.0005)
3 1200 14 1.375 (+.0000/-.0005)
3 900 18 1.375 (+.0000/-.0005)
5 3600 7.5 1.125 (+.0000/-.0005)
5 1800 15 1.125 (+.0000/-.0005)
5 1200 23 1.375 (+.0000/-.0005)
5 900 30 1.625 (+.000/-.001)
7.5 3600 11 1.375 (+.0000/-.0005)
7.5 1800 23 1.375 (+.0000/-.0005)
7.5 1200 34 1.625 (+.000/-.001)
7.5 900 46 1.625 (+.000/-.001)
10 3600 15 1.375 (+.0000/-.0005)
10 1800 30 1.375 (+.0000/-.0005)
10 1200 45 1.625 (+.000/-.001)
10 900 60 1.875 (+.000/-.001)
15 3600 22 1.625 (+.000/-.001)
15 1800 45 1.625 (+.000/-.001)
15 1200 67 1.875 (+.000/-.001)
15 900 90 1.875 (+.000/-.001)
20 3600 30 1.625 (+.000/-.001)
20 1800 60 1.625 (+.000/-.001)
20 1200 89 1.875 (+.000/-.001)
20 900 119 2.125 (+.000/-.001)
25 3600 37 1.625 (+.000/-.001)
25 1800 74 1.875 (+.000/-.001)
25 1200 111 2.125 (+.000/-.001)
25 900 149 2.125 (+.000/-.001)
30 3600 45 1.625 (+.000/-.001)
30 1800 89 1.875 (+.000/-.001)
30 1200 134 2.125 (+.000/-.001)
30 900 178 2.375 (+.000/-.001)
40 3600 60 1.875 (+.000/-.001)
40 1800 119 2.125 (+.000/-.001)
73

40 1200 178 2.375 (+.000/-.001)
40 900 237 2.375 (+.000/-.001)
50 3600 74 1.875 (+.000/-.001)
50 1800 148 2.125 (+.000/-.001)
50 1200 223 2.375 (+.000/-.001)
50 900 297 2.875 (+.000/-.001)
60 3600 89 1.875 (+.000/-.001)
60 1800 178 2.375 (+.000/-.001)
60 1200 266 2.875 (+.000/-.001)
60 900 356 2.875 (+.000/-.001)
75 3600 111 1.875 (+.000/-.001)
75 1800 222 2.375 (+.000/-.001)
75 1200 332 2.875 (+.000/-.001)
75 900 445 3.375 (+.000/-.001)
100 3600 147 2.125 (+.000/-.001)
100 1800 295 2.875 (+.000/-.001)
100 1200 443 2.375 (+.000/-.001)
100 900 593 3.375 (+.000/-.001)
125 3600 184 2.375 (+.000/-.001)
125 1800 368 2.375 (+.000/-.001)
125 1200 554 2.375 (+.000/-.001)
125 900 742 3.375
150 3600 220 2.375 (+.000/-.001)
150 1800 441 2.375 (+.000/-.001)
150 1200 665 2.375
150 900 890 3.375
200 3600 294 2.375
200 1800 588 2.375
200 1200 886 2.375
200 900 1186 3.375
250 3600 368 2.375
250 1800 735 2.375
250 1200 1108 2.375
250 900 1483
300 3600 441
300 1800 882
300 1200 1329
350 3600 515
350 1800 109
350 1200 1551
400 3600 588
400 1800 1176
El factor de equivalencia en las tablas de referencia de datos característicos tipicos de motores
trifásicos en cuanto al par torsional(nm/10.2=Kg-cm) esto es los valores mostrados se denotan que son
suficientemente soportados por el AISI 4I40 de acuerdo a los ensayos de tensión y torsión respectivos .
74

Análisis de ensayos de Torsión
De las tablas de datos obtenidos en el laboratorio se puntualiza lo siguiente:
*El par ó torque de ruptura de ambas probetas normal / injertada de 1035 Kg-cm /310 Kg-cm
representa una variación del 70%.
*El tiempo de prueba de ambas probetas normal / injertada de 336 s /205 s, representa una variación
del 39%.
*La deformación (grados)de ambas probetas normal / injertada de 8/4.3 representa una variación del
47%.
*Todas las variaciones son representativas de los parámetros que consideren involucrados de forma
similar y proporcional.
Adicional a ambos análisis, sto es en la práctica, que los
valores y parámetros de este material en particular, es suficiente y adecuado para soportar con
seguridad de operación el funcionamiento de los ejes sólidos en rangos de (1a de diámetro).
Por otra parte los parámetros que intervienen en la transmisión de potencia (Fuerza por velocidad),
denotan que la condición más crítica e instantánea es en el inicio de operación, cuando se rompe la
inercia y de un gran torque (kg-cm) inicial, se transforma en velocidad casi instantáneamente al llegar
a velocidades de 1750 rpm a 3600 rpm, esto es mínimo el par necesario que requieren operativamente
una vez vencida la inercia.
Por otra parte, el factor de equivalencia en las tablas de referencia de datos característicos típicos de
motores trifásicos en cuanto al par torsional (nm/10.2=Kg-cm) y diámetro de eje, esto es los valores
mostrados se denotan que son suficientemente soportados por el AISI 4I40 de acuerdo a los ensayos de
tensión y torsión respectivos.
75

Conclusión
Se tienen las conclusiones finales de la investigación, los aspectos futuros a tratar,
asimismo los medios de difusión como congresos y conferencias, conjuntamente
con la documentación de la patente respectiva como aportación inédita de este tipo
de estudios doctorales.
76

Conclusiones.
*Rugosidad e interferencia se aplican en ensambles mecánicos.
*Aplicación en ejes de turbo maquinas como elementos rotatorios de bombas, compresores, sopladores
por mencionar algunos.
*Existen diferentes métodos para rehabilitación de ejes sólidos como son: metalizado, encasquillado,
aportación de soldadura e injerto.
*Cuando ninguno de loa anteriores son aplicables y solucionan en su totalidad la problemática esta el
de rugo-interferencia.
*Tener presentes las relaciones hembra macho 1:2 y Área transversal del eje a recuperar será igual
área de contacto.
* El método de rugo-interferencia consta concretamente de 3 pasos:
1) Determinación del área dañada
2) Corte del área dañada y preparación del injerto con rugosidad.
3) Ensamble y maquinado del injerto.
*Rehabilitación de ejes sólidos al mínimo costo y tiempo de paro de un equipo.
*Son necesarias condiciones mínimas y comunes en cualquier empresa medianas, en cuanto a personal
y equipo requerido, tales como tornos paralelos, torneros especialistas, equipo adecuado para dilatar
térmicamente.
* Designación: AISI/SAE 4140
Alcance: esta norma cubre especificaciones del acero al cromo molibdeno este tipo de acero es usado
para la construcción de maquinaria.
Composición Química del Acero AISI 4140
Carbono Manganeso Pmax Smax Silicio Molibdeno Cromo
% % % % % % %
0.38-0.43 0.75-1.00 0.035 0.040 0.15-0.35 0.15-0.25 0.80-1.10
77

Propiedades Mecánicas:
Condición
Normalizado
(871 c)
recocido
(816 c)
Resistencia a la
tensión en
MPa.
(kg/mm 2 )
KSI
1018(104)
148
Límite de
cedencia
en MPa
(kg/mm 2 )
KSI
Alargamiento
en 50.8 mm
en%
78
Reducción
de área
en %
Dureza
Brinell
Maquinabilidad
promedio
con recocido
v de corte
m x min.
656(67)95 17.7 46.8 302 33
646(66)95 411(42)60 25.7 56.9 197 67
* Análisis de ensayos de Tensión
De las tablas de datos obtenidos en el laboratorio se puntualiza lo siguiente:
*La carga de ruptura de ambas probetas normal / injertada de 3300Kg /2300 Kg. representa una
variación del 30%.
*La deformación de ambas probetas normal / injertada de 5.29/2.13 Representa una variación del 40%.
*El tiempo de prueba de ambas probetas normal / injertada de 11.39min /8.02 min Representa una
variación del 30%.
* Análisis de ensayos de Torsión
De las tablas de datos obtenidos en el laboratorio se puntualiza lo siguiente:
*El par ó torque de ruptura de ambas probetas normal / injertada de 1035 Kg-cm /310 Kg-cm
representa una variación del 70%.
*El tiempo de prueba de ambas probetas normal / injertada de 336 s /205 s, representa una variación
del 39%.
*La deformación (grados)de ambas probetas normal / injertada de 8/4.3 representa una variación del
47%.
*Adicional a los análisis de datos obtenidos en los ensayos de tensión y torsión a las probetas normales
e injertadas por rugo- interferencia
los valores y parámetros del Acero AISI 4140 en particular, es suficiente y adecuado para soportar con

*Por otra parte los parámetros que intervienen en la transmisión de potencia (Fuerza por velocidad),
denotan que la condición más critica e instantánea es en el inicio de operación, cuando se rompe la
inercia y de un gran torque (kg-cm) inicial, se transforma en velocidad casi instantáneamente al llegar
a velocidades de 1750 rpm a 3600 rpm, esto es mínimo el par necesario que requieren operativamente
una vez vencida la inercia.
*El factor de equivalencia en las tablas de referencia de datos característicos típicos de motores
trifásicos en cuanto al par torsión al (nm/10.2=Kg-cm) y diámetro de eje, esto es los valores mostrados
se denotan que son suficientemente soportados por el AISI 4I40 de acuerdo a los ensayos de tensión y
torsión respectivos.
Aspectos futuros a tratar:
+ .
+Tener presente el comportamiento de la dilatación para evitar que el diámetro se cierre en vez de
dilatarse, no es recomendable dilatar excesivamente.
+Se sugiere continuar con el acero AISI 4140 como material de referencia.
+Considerar los medios idóneos para controlar la dilatación, asimismo evitar siempre rebasar la
temperatura de la línea de transformación para materiales ferrosos como el acero que es de 723 grados
centígrados.
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