Ensayo de Abrasion Con Maquina de Los Angeles

UNIV. ARANDO DELGADO CRISTIAN 1

UNIVERSIDAD AUTONOMA “TOMAS FRIAS” FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

CARRETERAS II CIV 325

ENSAYO #1: ENSAYO DE ABRASION CON MAQUINA DE LOS ANGELES

ENSAYO DE ABRASION CON MAQUINA DE LOS

ANGELES

1. OBJETIVO

Determinar la resistencia a la abrasión de agregados triturados en la máquina de los

ángeles.

Conocer a partir de la resistencia al desgate de los materiales pétreos, si estos son

actos para ser utilizados en afirmado, sub base, base y como agregado del concreto

que conforma el pavimento rígido.

Conocer el procedimiento que se realiza en el laboratorio para obtener los

porcentajes de desgaste.

2. MARCO TEORICO

La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que

depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra

importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el caso

de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.



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La Máquina de los Ángeles

La Máquina de los Ángeles. Esta es un aparto constituido por un tambor cilíndrico hueco de

acero de 500 mm de longitud y 700 mm de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal

fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de rotación alrededor

del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de ensayo y de la carga

abrasiva; dicha abertura está provista de una tapa que debe reunir las siguientes condiciones:

Asegurar un cierre hermético que impida la pérdida del material y del polvo.

Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la disposición de la pestaña que se menciona más abajo, se tenga certeza de que el material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.

Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de la tapa al tambor y su remoción fácil.

Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra

descrito en las Normas de Ensayo de Materiales para los agregados gruesos, consiste

básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de la Máquina de los

Ángeles. Se añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de

revoluciones.

TIPO NÚMEROS

DE

ESFERAS

MASA

DE LAS

ESFERAS

(grs)



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A

B

C

D

12

11

8

6

5000 ±

25

4584 ±

25

3330 ±

25

2500 ±

15

El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se miden

por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado

expresándolo como porcentaje inicial.

𝑨𝒃𝒓𝒂𝒔𝒊ó𝒏 = [𝑷𝒂 – 𝑷𝒃 ] ∗ 𝟏𝟎𝟎/ 𝑷𝒂

3. EQUIPO

12 esferas de acero o de fundición, de diámetro 46.38 mm a 47.63 mm y un peso de

390 g a 445 g, las cuales serán nuestra carga abrasiva.



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Juego de tamices, del Nº 1 ½ al Nº 3/8

Taras, son fuentes circulares de metal, que se utilizaran para cumular el material

tamizado.

Una estufa, que pueda mantener la temperatura de 110ºC mas menos 5ºC donde

pondremos las taras con el material de ensayo.



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Una balanza, que permita la determinación del peso con aproximación de 1 g.

5

La máquina de los Ángeles, consta de un cilindro hueco que al ser accionada girara y

tendrá una velocidad constante con la carga abrasiva y el material de ensayo.

4. PROCEDIMIENTO

La preparación de la muestra con ayuda de un cucharon, tomaremos el material de

árido para luego vertirla en la torre de tamices.

Primero solo usaremos los tamices de 1” y ¾ “, luego el de ½” y 3/8” .

El tamizado se debe realizar con un movimiento circular horario y anti horario

durante 1 minuto aproximadamente.

Después del tamizado tomaremos el material retenido por el tamiz de 1” para

colocarlo en una tara y llevarlo a la balanza.

Tenemos que obtener un peso de 1250 g ± 25 g.

Este mismo procedimiento se realizara para el tamiz de ¾ “, el tamiz de ½ “ y el tamiz

3/8 “.



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Uniremos el material de estas 4 taras en un recipiente común el cual tendrá k pesar

5000 g ± 10 g, para luego llevarlo a la maquina de los Angeles.

Para esto no olvidar usar guantes anticorte, casco con protección auditiva y unos

lentes.

Luego aflojaremos los seguros de rosca hasta sacarlos para poder retirar la tapa del

cilindro.

Colocaremos nuestra carga abrasiva que consta de las 12 esferas que se colocaran

una a una en el cilindro, también colocaremos el material acumulado retenido por

los tamices para después colocar la tapa del cilindro, no olvidar ajustar las roscas ya

que de estar flojas podrían causar un accidente.

Una vez puesto el material y la seguridad auditiva para los oídos, procederemos al

encendido de la máquina de los Ángeles, la cual girara a una velocidad comprendida

entre 30 y 33 rpm con numero total de 500 vueltas, la maquina debe girar de manera

uniforme.

Una vez cumplido el número de vueltas se procederá al desenrosque de los seguros

para hacer el retiro del material, para ello se gira el tambor de la maquina

lentamente.

Luego se procederá a la separación de las 12 esferas de acero de la muestra.

Recopilaremos todo el material con ayuda de una brocha y espátula para no perder

peso y nuestro ensayo tenga un buen resultado.

Seguidamente nuestro material será tamizado por la malla # 12, con un movimiento

horario y antihorario como se realizo anteriormente.

Este material retenido por la malla se acumulara en una tara pesada previamente

para poder llevarlo a la balanza y obtener nuestro ultimo dato.

Una ves obtenido este dato se calculara como la diferencia entre el peso original de

la muestra y el peso final expresado como tanto porciento del peso original, este será

el porcentaje de desgaste.



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5. DATOS

CANTERA “EL DESIERTO”

Peso De Carga Abrasiva 6418 Kg; 31 RPM

Nosotros, por las caracteristicas de los materiales utilizaremos e metodo “A”.

TABLA Nº2

6. CALCULOS Y RESULTADOS

El resultado del ensayo es la diferencia entre el peso original de la muestra y el peso final

expresado como tanto por ciento del peso original, este será el porcentaje de desgaste.

El resultado del ensayo (% desgaste) recibe el nombre de coeficiente de desgaste de Los

Ángeles, el cual se calcula así:



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Donde:

P1 = masa de la muestra seca antes del ensayo, y P2 = masa de la muestra seca después del ensayo, previo lavado sobre tamiz de 1.70 mm (No.12). Para el ensayo realizado en el video se tiene:

%𝐷𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =5004𝑔 − 4244.8𝑔

5004𝑔𝑥100 =

759.2𝑔

5000𝑔𝑥100 = 𝟏𝟓. 𝟏𝟕𝟖%

7. IMÁGENES VISUALES DE ENSAYO

Recojo del material para el ensayo.

Colocado del material a la torre de tamices.



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Tamizado de la muestra.

Colocado de la muestra en las respectivas taras.

Pesado de cada muestra en la balanza eléctrica.

Colocado de las muestras tamizadas en un solo recipiente.



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Pesado de la muestra total en la balanza.

Uso de la seguridad personal en el ensayo.

Desarmado de los seguros de la máquina de los ángeles.

Retirando la tapa de la máquina de los ángeles.



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Recojo de material luego de hacer el ensayo en la máquina de los ángeles.

Recojo de todo el material con ayuda de brocha y espátulas.

Tamizado de la muestra recogida en el tamiz # 12.

Pesado del resto de la muestra en una balanza.



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8. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES

El porcentaje de desgaste es 15.178 % para el método “A”, la Norma menciona 50% de

cómo valor máximo para la cantera “El Desierto”, como vemos muy por debajo del valor

máximo y por ende es un buen material para trabajar. Ahora sabemos que tan resistente

es el agregado que se va a utilizar ya sea para base, sub-base o carpeta asfáltica; ya que

este material estará expuesto a una constante agresión física

Si este porcentaje fuera mayor al 50% el material no sería apto para la construcción es

decir mientras mayor sea el porcentaje de desgaste a la abrasión del material provoca que

nuestra obra dure menos de lo calculado.

Un menor desgaste del material equivale a que este sea más resistencia y durable, por

eso los agregados para el concreto que conforma la losa del pavimento debe presentar

una resistencia acorde con las condiciones del tránsito y del ambiente abrasivo al que

estará expuesta la estructura, de esta forma garantizar la estabilidad y funcionalidad del

pavimento.

Podemos concluir con una frase que explica de manera muy clara y global porque se debe

tener en cuenta la resistencia al desgaste de los agregados; El porcentaje de desgaste de

los agregados determina la resistencia y durabilidad de un pavimento rígido.

9. APORTE PERSONAL

TIPOS DE DESGASTE Desgaste Abrasivo.- En el desgaste abrasivo el material es removido o desplazado de una superficie por partículas duras, de una superficie que es deslizada contra otra. Existen dos tipos dos formas básicas de abrasión. Abrasión por desgaste de dos cuerpos figura 3.1(a) y abrasión por desgaste de tres cuerpos figura 3.1(b). El desgaste por abrasión de dos cuerpos ocurre cuando las protuberancias duras de una superficie son deslizadas contra otra. Un ejemplo de esto es el pulido de una muestra mediante el uso de Iijas. Por otra parte el desgaste por abrasión de tres cuerpos se presenta en sistemas donde partículas tienen la libertad de deslizarse o girar entre dos superficies en contacto, el caso de aceites lubricantes contaminados en un sistema de deslizamiento puede ser claro ejemplo de este tipo de abrasión. Los rangos de desgaste en la abrasión de tres cuerpos son generalmente más bajos, que en el sistema abrasión de dos cuerpos.



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Desgaste Adhesivo.- El desgaste adhesivo ocurre entre dos superficies que se encuentren en contacto, las cuales se adhieren fuertemente formando uniones entre ellas. Un deslizamiento producirá un desprendimiento de material de la superficie suave. Si el material es dúo-lil, la deformación que se produce antes de la separación de la partícula es mucho mayor, Ia partícula que ha sido separada de la aspereza puede permanecer unida a la otra aspereza como material transferido de una superficie a otra o puede ser liberada como partícula de desgaste. En algunos casos, el punto de cedencia del material es excedido y las asperezas se deforman plásticamente hasta que el área real de contacto incrementa lo suficiente para soportar la carga aplicada, de tal modo que las superficies pueden adherirse. ver figura 3.2. Esto causará que Ia soldadura en frío tome lugar. Deslizamientos continuos causarán que las uniones entre asperezas sean cizaliadas y nuevas uniones sean formadas. Algunos factores como particulas de contaminantes pueden ayudar a minimizar esta adhesión, las cuales se dispersan del área de contacto por el movimiento relativo tangencial que ocurre en la interfase [10].

Desgaste Corrosivo.- Es caracterizado como la degradación de materiales en donde la corrosión y los mecanismos de desgaste se encuentran involucrados. La combinación de efectos de desgaste y corrosión puede resultar en una pérdida total de material mucho más grande que si se presentarán por adición o individualmente La deformación plástica por altos esfuerzos de contacto causa endurecimiento por deformación y susceptibilidad al ataque quimico. De igual forma la deformación plástica ocurrida en el mecanismo de desgaste por impacto puede hacer que las superficies sean más susceptibles a la corrosión. El modelo de desgaste corrosivo (figura 3.3), es explicado en dos etapas: 1.- Formación de una película de óxido en la superficie. Esta película de óxido puede operar como lubricante, en la mayoria de los materiales no es posible ya que dicha pelicula es muy frágil. 2.- Al ser esta capa de óxido frágil queda expuesta a los fenómenos de deslizamiento del sistema, siendo esta removida [10].



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Desgaste Erosión.- El desgaste efectuado por el mecanismo de erosión genera la pérdida de material en Ia superficie, debido a estar expuesta a repetidos impactos de partículas sólidas o líquidas Erosión por lodos puede ser definida como Ia pérdida de material que experimenta una superficie debido al flujo de una mezcla de partículas sólidas dentro de un líquido a altas velocidades. Algunos de las formas en que se presenta este tipo de erosión son mostrados en Ia figura 3.4

La erosión por impacto de partículas sólidas se define como la pérdida de material que resulta de repetidos impactos de pequeñas partículas sólidas. En algunos casos este es un fenómeno útil, como Io son Ia limpieza de equipos, en los que por medio de disparar arena a presión, obtenemos superficies libres de óxidos, o el usar máquinas de corte bajo este mecanismo, pero también es un serio problema en muchos sistemas ingenieriles En la erosión por impacto de partículas sólidas se consideran aspectos como: la forma. el tamaño. velocidad y dureza de la partícula erosiva, así como la dureza de la superficie, la distancia boquilla-muestra y el ángulo de impacto los cuales serán discutidos en el siguiente capitulo.



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Desgaste por fatiga.- EI desgaste por el mecanismo de fatiga es ei resultado de esfuerzos ciclicos entre las asperezas de dos superficies en contacto. EI coeficiente de fricción es factor determinante, ya que al estar las superficies lubricadas la adhesión es mínima, pero en sistemas con altos coeficientes de fricción, tendremos zonas de intensa deformación muy cercanas a Ia superficie, creando grietas superficiales y sub-superficiales, las cuales coalescerán (figura 3.5) [13].

Desgaste por fretting.- El fretting se debe a la existencia de movimientos oscilatorios de amplitud pequeña entre dos superficies en contacto. EI mecanismo se presenta cuando se mantiene el sistema sometido a un gran número de ciclos. Fretting ocurre entre componentes que tienen como función evitar el movimiento, un ejemplo son los sujetadores de presión. El medio ambiente juega un papel importante en este tipo de desgaste, ya que bajo condiciones húmedas ha sido mucho mayor que en condiciones secas. Esto se debe a que fretting es iniciado por adhesión, amplificado por corrosión, y sus principales efectos son por abrasión. Indica los lugares que se encuentran propensos a fretting en un remache. La deformación plástica por los altos esfuerzos de contacto causa endurecimiento por deformación y susceptibilidad al ataque químico, el atrapamiento de humedad debido a las hendiduras en este tipo de uniones provoca la corrosión, por último los mecanismos oscilatorios causan abrasión

Desgaste Oxidativo.- Se presenta en superficies metálicas bajo deslizamiento sin lubricación o poca lubricación, en presencia de aire u oxigeno. El calor generado por la fricción en contacto deslizante, en presencia de oxigeno provocan la oxidación acelerada, ver la figura 3.7.



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El desgaste oxidativo también se puede presentar bajo sistemas de deslizamiento Iubricados, en donde el espesor de la película del lubricante se encuentre por debajo de los valores de Ia rugosidad de las superficies en contacto

RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1½") POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES

Este ensayo ha sido ampliamente usado como un indicador de la calidad relativa o la competencia de diferentes fuentes de agregados pétreos de similares composiciones mineralógicas. Los resultados no brindan automáticamente comparaciones válidas entre fuentes marcadamente diferentes en origen, composición o estructura. Los límites de las especificaciones deben ser asignados con extrema precaución, considerando los tipos de agregados disponibles y su comportamiento histórico en aplicaciones finales específicas.

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Ensayo de Abrasion Con Maquina de Los Angeles