Rediseño mecánico e instrumentación del equipo para ensayos de desgaste basado en las normas ASTM G-99 y ASTM G-133 existente en la Universidad de Ibagué, para la medición y monitoreo del coeficiente de fricción, temperatura de contacto y velocidad de deslizamiento

En el laboratorio de metalografía y tratamientos térmicos de ingeniería mecánica de la Universidad de Ibagué se cuenta con un banco de prueba que mide el desgaste de las piezas mediante movimiento lineal reciprocante por medio de la norma ASTM G-133 y también realiza el ensayo Pin On Disk por medio...

Full description

Autores:: Cruz Caicedo, Oscar Julian
Luna Vergel, Diego Alejandro

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2025

Institución:: Universidad de Ibagué

Repositorio:: Repositorio Universidad de Ibagué

Idioma:: spa

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description	En el laboratorio de metalografía y tratamientos térmicos de ingeniería mecánica de la Universidad de Ibagué se cuenta con un banco de prueba que mide el desgaste de las piezas mediante movimiento lineal reciprocante por medio de la norma ASTM G-133 y también realiza el ensayo Pin On Disk por medio de la norma ASTM G-99. Se considera a partir de un diagnóstico, llevar a cabo una mejora en la estructura del banco, realizando un rediseño mecánico en donde se minimicen condiciones como rigidez, desalineación, entre otros que traen como efecto vibración del sistema, esto con el fin de realizar ajustes que permitan corregir el funcionamiento del banco reduciendo los elementos que afectan el ensayo. Por otra parte, el banco solo cuenta con un sistema mecánico para realizar el ensayo, donde se toma la masa de la probeta como única variable para medir el desgaste, pesando la probeta antes y después de la prueba para determinar la pérdida de material. Sin embargo, no se cuenta con la medición de variables complementarias como lo son la temperatura de contacto entre los materiales en estudio, el comportamiento del coeficiente de fricción, la velocidad de deslizamiento o en su defecto la distancia de deslizamiento. Razón por la cual, también se pretende llevar a cabo la instrumentación del banco para tener en cuenta estas variables y poder ver su comportamiento mediante una interfaz gráfica, en un ordenador, en el cual se mostrarán y guardarán las medidas de todas las variables tomadas en el ensayo para poder llevar a cabo actividades académicas con más información.
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spelling	Pérez Ruiz, Eduardo Albertod0554667-46f7-42c0-a7ac-da1d5044b3cb-1Sandoval Cardenas, Carlos Albertoa679441a-3f8a-4030-959e-0180c52afc9d-1Cruz Caicedo, Oscar Julianfe67ce29-753a-4863-9809-36f6ad9cd880-1Luna Vergel, Diego Alejandroba9c9544-372a-4bd8-ae82-e110693a7f94-1Araque De Los Rios, Óscar Javierdca992c8-9832-4805-8de6-bf27ba376f80-1Barrero Mendoza, Oscar2d7e2643-9c20-40f0-a36b-4ecd5bf1e652-12025-10-27T21:52:06Z2025-10-27T21:52:06Z2025En el laboratorio de metalografía y tratamientos térmicos de ingeniería mecánica de la Universidad de Ibagué se cuenta con un banco de prueba que mide el desgaste de las piezas mediante movimiento lineal reciprocante por medio de la norma ASTM G-133 y también realiza el ensayo Pin On Disk por medio de la norma ASTM G-99. Se considera a partir de un diagnóstico, llevar a cabo una mejora en la estructura del banco, realizando un rediseño mecánico en donde se minimicen condiciones como rigidez, desalineación, entre otros que traen como efecto vibración del sistema, esto con el fin de realizar ajustes que permitan corregir el funcionamiento del banco reduciendo los elementos que afectan el ensayo. Por otra parte, el banco solo cuenta con un sistema mecánico para realizar el ensayo, donde se toma la masa de la probeta como única variable para medir el desgaste, pesando la probeta antes y después de la prueba para determinar la pérdida de material. Sin embargo, no se cuenta con la medición de variables complementarias como lo son la temperatura de contacto entre los materiales en estudio, el comportamiento del coeficiente de fricción, la velocidad de deslizamiento o en su defecto la distancia de deslizamiento. Razón por la cual, también se pretende llevar a cabo la instrumentación del banco para tener en cuenta estas variables y poder ver su comportamiento mediante una interfaz gráfica, en un ordenador, en el cual se mostrarán y guardarán las medidas de todas las variables tomadas en el ensayo para poder llevar a cabo actividades académicas con más información.At the Metallography and Heat Treatment Laboratory of Mechanical Engineering at the Universidad de Ibagué, there is a test bench used to evaluate material wear. This equipment operates under two configurations: linear reciprocating motion, following the ASTM G-133 standard, and the Pin-on-Disk method, in accordance with ASTM G-99. Following a diagnostic assessment, it was determined that improvements to the structure of the test bench were necessary. A mechanical redesign was proposed to minimize issues such as low rigidity and misalignment, which contribute to system vibrations. These adjustments aim to correct operational deficiencies and reduce external factors that may influence the accuracy of test results. Currently, the bench operates solely through a mechanical system in which the mass of the specimen is the only parameter used to assess wear, by weighing it before and after testing to determine material loss. However, it does not account for other critical variables such as contact temperature between materials, coefficient of friction behavior, sliding velocity, or alternatively, sliding distance. Therefore, the project also involves instrumenting the bench to enable the measurement of these additional variables and visualize their behavior in real time through a graphical interface on a computer. This will allow for data to be recorded and stored, providing more comprehensive information for academic and experimental activities.PregradoIngeniero Electrónico e Ingeniero MecánicoResumen..... 5 Abstract.....5 Introducción.....10 1. Descripción del proyecto.....11 1.1 Definición del problema.....11 1.1.1 Antecedentes del problema.....11 1.1.2 Estado del arte.....11 1.1.3 Descripción del problema.....14 1.2 Objetivos.....15 1.2.1 Objetivo general.....15 1.2.2 Objetivos específicos.....15 1.3 Consideraciones éticas y sociales.....15 1.3.1 Código de ética del ingeniero colombiano.....15 1.3.2 Normatividad profesional.....16 1.4 Metodología.....17 1.5 Diagramas de bloques.....19 2. Marco teórico.....20 2.1 Tribología.....20 2.2 Tribómetro pin on disk.....20 2.3 Norma ASTM G-99.....21 2.3.1 Parámetros de Ensayo pin on disk.....21 2.3.2 Resumen y procedimiento de ensayo pin on disk.....21 2.4 Tribómetro lineal alternativo.....22 2.5 Norma ASTM G-133.....22 2.5.1 Parámetros de Ensayo lineal alternativo.....22 2.5.2 Resumen y procedimiento de ensayo lineal alternativo.....23 2.6 Elementos para la Instrumentación del banco.....23 2.6.1 Microcontroladores.....23 2.6.2 Sensores.....24 2.6.2.1 Sensores de Velocidad.....24 2.6.2.2 Sensores de Temperatura.....25 2.6.2.3 Celdas de carga.....25 2.7 Protocolos de comunicación.....26 2.8 Lenguajes de programación.....27 2.9 Solidworks.....27 2.10 Proteus.....27 2.11 Qt Designer.....27 3. Desarrollo del proyecto.....28 3.1 Diagnóstico del banco de ensayos.....28 3.1.1 Resultados del diagnóstico.....32 3.2 Rediseño mecánico.....33 3.2.1 Elección de componentes y configuración del montaje.....39 3.3 Instrumentación del banco de ensayo.....44 3.3.1 Selección y caracterización de sensores.....44 3.3.2 Conexiones y montaje.....47 3.4 Sistema de visualización.....51 3.4.1 Diagramas de flujo del sistema de visualización.....51 3.4.2 Interfaz gráfica.....53 4. Resultados y análisis de resultados.....56 4.1 Parámetros del ensayo y funcionamiento del banco.....56 4.2 Reporte de resultados y análisis.....57 5. Conclusiones.....64 6. Recomendaciones y trabajo futuro.....66 7. Referencias.....68 8. Anexos.....74 A. Anexo A: Plano de conjunto y planos de fabricación.....74 B. Anexo B: Guía práctica para laboratorio.....81 C. Anexo C: Conexiones del circuito y funcionamiento de la interfaz.....84 D. Anexo D: Carpeta con archivos CAD, aplicativos y guías correspondientes al TDG.....9293 páginasapplication/pdfCruz Caicedo, O.J., Luna Vergel, D.A., (2025). Rediseño mecánico e instrumentación del equipo para ensayos de desgaste basado en las normas ASTM G-99 y ASTM G-133 existente en la Universidad de Ibagué, para la medición y monitoreo del coeficiente de fricción, temperatura de contacto y velocidad de deslizamiento. [Trabajo de grado. Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/5836https://hdl.handle.net/20.500.12313/5836spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería Electrónica e Ingeniería MecánicaIng. Ortiz Armenta, M. A. (2022, noviembre). Desarrollo de tribómetro para pruebas de desgaste con movimiento lineal reciprocante [Tesis de maestría, Instituto Tecnológico de Pachuca]. Repositorio Institucional - Instituto Tecnológico de Pachuca.Ahmed A, Li C. (2023). Chapter 4: Friction and Wear. Principles of Engineering Tribology Fundamentals and Applications. 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Rediseño mecánico e instrumentación del equipo para ensayos de desgaste basado en las normas ASTM G-99 y ASTM G-133 existente en la Universidad de Ibagué, para la medición y monitoreo del coeficiente de fricción, temperatura de contacto y velocidad de deslizamiento

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