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FALLAS EN ENGRANAJES

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Nelson Gabriel Carvajal Peralvo

on 26 January 2016

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Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto de ruedas dentadas una conductora y una conducida
FALLAS MAS COMUNES
DESGASTE ADHESIVO
El desgaste adhesivo, ocurre en superficies de deslizamiento cuando la presión entre las asperezas en contacto provoca deformaciones plásticas locales y la adhesión.
Falla por desgaste debido a la cavitación.

Esta falla es producto de la deformación y el desprendimiento de fragmentos de la superficie, debido al colapso e implosión de burbujas de vapor o lubricante
FALLAS EN ENGRANAJES
NELSON GABRIEL CARVAJAL PERALVO
ENGRANAJE.
Tipos de engranajes

La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:

FALLAS EN LOS ENGRANAJES

Partiendo del principio de que la falla es el resultado de un estado tensional más severo que el que el material puede soportar
 A) La carga actuante sobre el diente excede el valor previsto,
 B) La carga asumida, aunque fuera correcta, no se distribuye uniformemente sobre el diente
 C) Introducción de tensiones residuales peligrosas durante la fabricación
D) Las tensiones normales en el material del diente pueden incrementarse por elevadores o concentradores de tensiones


Causas prácticas de las fallas de los dientes de engranajes
FALLAS SUPERFICIALES EN LOS DIENTES DE ENGRANAJE
Las fallas que van menguando la capacidad y el rendimiento del diente en la superficie del engranaje, son fallas que pueden aparecer a largo plazo, el operario en muchos casos no se daría cuenta de que está ocurriendo

1.1 Falla por desgaste.
En el caso de la falla por desgaste puede aparecer en varias formas, cada una responde a una o varias causas específicas, según su comportamiento. El desgaste de las superficies de los dientes será tanto mayor, tanto más deslizamiento específico haya entre los dientes y cuanto mayor sea la tensión por contacto a la compresión

La falla más común en las transmisiones por engranajes metálicos cerradas, que están bien lubricadas y protegidas contra la contaminación es la picadura, mientras que en las transmisiones abiertas, mal lubricadas es la falla por desgaste.

Desgaste abrasivo.
El desgaste abrasivo es una de las principales causas de la inutilización de los engranajes abiertos y cerrados, en las máquinas que trabajan en ambientes agresivos.
Una microscopía electrónica de barrido aplicada al flanco del diente muestra surcos finos y limpios. Las principales causas de esta falla son la contaminación por partículas duras o afiladas y las asperezas duras en ambos dientes en contacto.

DESGASTE POR PULIDO
El desgaste por pulido es un proceso muy lento de desgaste, en el cual las asperezas de las superficies de contacto son progresivamente pulidas hasta desarrollar bellas superficies lisas y brillantes
DESGASTE POR RAYADO
El rayado abrasivo (Scratching), ocurre cuando el desgaste del diente se produce de manera rápida, es decir, con excesiva pérdida del material en los flancos del diente debido a una inadecuada asociación de materiales
FALLA POR DESGASTE POR EROSIÓN
El desgaste por erosión ocurre cuando se elimina material de la superficie del diente debido al impacto de pequeñas partículas sólidas, cráteres finos y longitudinales cerca de los extremos de los dientes
FALLA POR DESGASTE POR EROSIÓN
Falla por desgaste debido a descargas eléctricas.

Esta falla es el daño que reciben los flancos de los dientes activos por descargas eléctricas a través de la película de lubricante, donde este daño se manifiesta como una superficie picada, en la microscopía electrónica de barrido se observan pequeños cráteres hemisféricos y esferas de metal fundido, como se muestra en la figura 6. La causa de esta falla está dada porque la corriente eléctrica alcanza el mecanismo de engranajes, y se puede evitar utilizando aislamiento eléctrico o de conexión a tierra
DESGASTE POR DECARGAS ELÉCTRICAS
DESGASTE POR CORROSION
Falla por desgaste debido a la corrosión.

La falla por desgaste debido a la corrosión se pone de manifiesto cuando existe la reacción química o electroquímica entre un equipo y su entorno; se observan superficies manchadas u óxido con depósitos color marrón rojizos La causa de esta falla es la contaminación del lubricante por agua o ácido
Falla por desgaste debido a la corrosión por contacto.

Este tipo de falla se debe al deterioro de la superficie del diente activo, causada por el movimiento vibratorio. Esta falla se puede observar como surcos a lo largo de las líneas de contacto, como se muestra se observan partículas por el desgaste de color marrón rojizo. La causa fundamental de esta falla es la vibración sin rotación.

Falla por desgaste debido a la adhesión y transferencia de metal.
La falla consiste en la adhesión severa y transferencia de metal entre los dientes, debido al desgarramiento por soldadura.
Falla por fatiga superficial, picadura inicial.

La picadura inicial es debida a la concentración de la carga en la longitud de los dientes. En las ruedas de materiales de buena adaptación funcional la picadura puede cesar, y prácticamente no influye sobre el trabajo de la transmisión por engranajes, ya que las cavidades formadas desaparecen poco a poco por laminado, tornándose la carga más uniforme.

Falla del diente debido a la fatiga por contacto.
Producto de la carga aplicada en la superficie del diente se generan grietas que se extienden por debajo de ésta hasta provocar el desprendimiento de pequeñas partículas de material.

Falla debido a la fatiga por contacto, picadura.
La falla por picadura es la fatiga en la superficie de los dientes del engranaje, consiste en la aparición sobre la superficie de pequeños hoyos semejantes a cavidades alveolares que crecen.

Falla por fatiga superficial, picadura por desconchado.
Este tipo de picadura progresiva causa la separación del flanco del diente de finas capas de material en forma de abanicos o escamas
Falla por fatiga superficial, picadura por descostrado.
Esta falla se inicia como la picadura progresiva lo que las cavidades se funden formando cráteres irregulares que cubren un área significativa de la superficie del diente activo
Falla por fatiga superficial, micropicadura.
La micropicadura es un tipo de fatiga de contacto que aparece como un esmerilado o mancha gris bajo condiciones de una capa fina
Falla superficial por gripado.
Se define como un daño localizado, causado por la soldadura de la fase sólida entre superficies que se deslizan. Es acompañado por la transferencia de metal de una superficie a otra debido a la soldadura
SOLUCIONES A LAS FALLAS
CONCLUSIONES
1. La picadura es la falla más común en las transmisiones por engranajes cerradas, que están bien lubricadas y protegidas contra la contaminación.

2. El desgaste es en las transmisiones abiertas, mal lubricadas la falla más común.

3. El desgaste de las ruedas dentadas es una función de la potencia específica de las fuerzas de fricción.

4. Es esencial el conocimiento de las fallas en los engranajes y sus causas para realizar un correcto diseño del par de ruedas dentadas.

5. Según las diferentes normas de cálculo de engranajes existen diferentes procedimientos normalizados para el diseño de engranajes contra los diferentes tipos de fallas.

Fallas superficiales por deformaciones plásticas.
Aplastamiento.
El aplastamiento, consiste en la formación de rebabas en la cabeza del diente, u otras deformaciones plásticas que indican la insuficiente dureza del material en relación con la carga
FLUJO EN FRIO
La deformación plástica ocurre a temperatura más baja que la temperatura de recristalización. En esta falla, se observan permanentemente deformados los dientes de los engranajes, como se muestra en la figura 18. Para evitar esta falla se recomienda reducir la carga, aumentar la resistencia a la fluencia y mejorar la lubricación.

FLUJO EN FRIO
FLUJO EN CALIENTE
En esta falla los dientes del engranaje permanecen permanentemente deformados pero cubiertos con óxido negro ferroso como se muestra en la que ocurre a temperatura superior que la temperatura de recristalización
FLUJO EN CALIENTE
FALLA POR FATIGA
Dimensionamiento de las ruedas dentadas de acuerdo con la resistencia funcional. Utilización de materiales con mayor durabilidad del pie de los dientes.

FALLA POR DESCARGAS ELECTRICAS
Prever anillos colectores de puesta a tierra; aislar la carcasa del fundamento. Prever acoplamientos aislados de árboles para engranajes entre dos máquinas eléctricas.
FALLA POR FRACTURA POR DESGASTE Y SOBRECARGA
Evitar las elevaciones de tensión producidas por los efectos del tallado, mediante una adecuada construcción y tecnología.
No dejar una transmisión cargada demasiado tiempo, cambiar el aceite.
Protección antioxidante de las piezas metálicas brillantes.

FALLA POR CORROSIÓN
APLASTADO
Esta falla se puede evitar reduciendo la tensión de contacto, aumentando la resistencia a la fluencia o mejorando la lubricación.
FLJO EN FRIO
Para evitar esta falla se recomienda reducir la carga, aumentar la resistencia a la fluencia y mejorar la lubricación.
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