Sinergia entre alta rugosidad superficial y

SINERGIA ENTRE ALTA RUGOSIDAD SUPERFICIAL Y AMBIENTE CORROSIVO EN EL COMPORTAMIENTO A LA FATIGA DEL ACERO SAE 1045 THE SYNERGISM BETWEEN HIGH SUPERFICIAL ROUGHNESS AND CORROSIVE ATMOSPHERE IN THE FATIGUE BEHAVIOR OF THE SAE 1045 STEEL
WILSON FERNANDO CEBALLOS
Ingeniero Mecánico de la Universidad del Valle. wifecebe@yahoo.com

ADOLFO LEÓN GÓMEZ
Profesor de la Universidad del Valle, Escuela deIngeniería Mecánica. adogomez@univalle.edu.co

JOHN JAIRO CORONADO
Profesor de la Universidad del Valle, Escuela de Ingeniería Mecánica. Estudiante de Doctorado en Ingeniería Mecánica de la Universidad de São Paulo (Brasil) Recibido para revisar Marzo 12 de 2007, aceptado Agosto 29 de 2007, versión final Septiembre 11 de 2007

RESUMEN: En este artículo se presenta el estudio delcomportamiento a fatiga del acero SAE 1045 en cuatro condiciones diferentes: superficie pulida (acabado espejo), ambiente corrosivo (jugo de caña de azúcar), alta rugosidad superficial (superficie equivalente a la encontrada típicamente en los ejes de molino de caña) y una condición que involucra la combinación de las dos últimas. Las anteriores condiciones están presentes en los ejes de maza de molino decaña de azúcar durante el proceso de molienda. Se realizaron pruebas de fatiga en flexión rotatoria y se obtuvieron los valores de resistencia a la fatiga para las diferentes situaciones de ensayo. La disminución en resistencia a la fatiga para la sinergia entre la alta rugosidad y ambiente corrosivo fue del 8,7%, resultado estadísticamente representativo con menos de 0,01% de incertidumbre. PALABRASCLAVE: Acero SAE 1045, Eje de Molino, Jugo de Caña, Rugosidad Superficial, Resistencia a la Fatiga. ABSTRACT: The fatigue behavior of the SAE 1045 steel in four different conditions is reported in this paper. Four treatments were tested: polished surface, corrosive atmosphere (sugar cane juice), low quality roughness (typical equivalent surface of the shaft cane mill) and the combined condition ofthe two last treatments involved. Fatigue tests were performed in rotating bending conditions and the values of fatigue strength for the different situations from tests were obtained. The diminution in fatigue strength for the synergy condition of rough surface and corrosive atmosphere was of 8.7%, result statistically representative with less than 0.01% of uncertainty. KEYWORDS: SAE 1045 Steel,Shaft Mill, Sugar Cane Juice, Superficial Roughness, Fatigue Strength.

1. INTRODUCCIÓN El proceso de molienda consiste en la extracción del jugo de caña de azúcar a través de molinos, mediante la compresión de la fibra

entre cilindros de gran tamaño llamados mazas. La caña que ingresa al proceso de molienda pasa por una serie de molinos y el jugo es

Dyna, Año 75, Nro. 154, pp. 91-100.Medellín, Marzo de 2008. ISSN 0012-7353

92

Ceballos et al

recolectado y drenado por la parte inferior de cada molino. Los ejes quedan parcialmente expuestos al contacto con el jugo de caña en los diseños convencionales de molinos. Los ejes de maza son piezas pesadas de grandes dimensiones, generalmente cerca de 5 metros de longitud y alrededor de 9 toneladas de peso. Su misión es transmitirel movimiento de rotación que reciben de la transmisión hacia las mazas, soportando además las cargas de flexión que se generan durante la compresión de la caña. Las condiciones de servicio generan eventualmente fallas por fatiga. El diseño ha sufrido pocas variaciones en los últimos 100 años, su mejoramiento se ha visto frenado fundamentalmente por no contarse con un esquema de análisis precisocon el cual se logre un diseño óptimo desde el punto de vista de economía del material, operación y vida útil. Una causa concurrente en las fallas ha sido el desgaste y el rayado producido por el ingreso de jugo con partículas abrasivas especialmente durante la flotación del eje, es decir, cuando el sistema hidráulico permite el desplazamiento de la maza superior. En trabajos anteriores se ha...