5 maneras de prevenir fallas en los rodamientos

Steven Katz, Emerson Bearing. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

El diagnóstico preciso de una falla de rodamiento es imperativo para evitar repetición de fallas y gastos adicionales. Los rodamientos son elementos de precisión de la maquinaria y se encuentran en una amplia variedad de aplicaciones. Por lo general, son muy confiables incluso en las condiciones más duras.

En condiciones normales de funcionamiento, los rodamientos tienen una vida útil sustancial, que se expresa como un período de tiempo o como el número total de rotaciones antes de que los elementos rodantes o los anillos interiores y externos se fatigan o fallen. Según la investigación, menos del 1 por ciento de los rodamientos no alcanzan su vida útil esperada.

Falla prematura del rodamiento

Cuando un rodamiento falla prematuramente, generalmente se debe a causas que podrían haberse evitado. Por esta razón, la posibilidad de llegar a conclusiones sobre la causa de una falla mediante el estudio de su apariencia es muy útil. Es muy importante corregir las causas y prevenir futuras fallas y los costos que siguen.

La mayoría de las fallas de los rodamientos, como desconchado, picaduras, desprendimiento, patrones inusuales de desgaste, herrumbre, corrosión, arrastre, distorsión, etc., generalmente se atribuyen a un grupo relativamente pequeño de causas que a menudo están interrelacionadas y son corregibles. Estas causas incluyen lubricación, montaje, estrés funcional, selección de rodamientos e influencia ambiental.

Lubricación adecuada

El propósito de lubricar un rodamiento es cubrir las superficies de contacto rodante y deslizante con una fina película de aceite para evitar el contacto directo metal-metal. Cuando se hace de manera efectiva, reduce la fricción y la abrasión, transporta el calor generado por la fricción, prolonga la vida útil, previene la herrumbre y la corrosión, y mantiene los objetos extraños y la contaminación alejados de los elementos rodantes.

La grasa generalmente se utiliza para lubricar rodamientos porque es fácil de manejar y simplifica el sistema de sellado, mientras que la lubricación con aceite es más adecuada para operaciones de alta velocidad o temperatura.

En general, las fallas de lubricación ocurren debido a:

• Usar el tipo incorrecto de lubricante
• Muy poca grasa/aceite
• Demasiada grasa/aceite
• Mezcla de grasa/aceite
• Contaminación de la grasa/aceite por partículas o agua

Vida útil de grasa

Además de la vida útil normal del rodamiento, también es importante tener en cuenta la vida útil normal de la grasa. La vida útil de la grasa es el tiempo durante el cual se sostiene adecuadamente la función de rodamiento por una cantidad y categoría particulares de grasa. Esto es especialmente crucial en bombas, compresores, motores y aplicaciones de súper precisión.

Montaje e instalación de rodamientos

En el proceso de montaje e instalación, es fundamental utilizar herramientas y hornos/calentadores de inducción adecuados. Emplee una funda para impactar toda la cara interior del anillo que se ajusta a la prensa. Además, verifique las tolerancias del eje y la carcasa. Si el ajuste es demasiado ajustado, creará demasiada precarga. Si el ajuste es demasiado flojo, generará muy poca precarga, lo que puede permitir que el eje gire o se deslice en el rodamiento. No olvide comprobar si hay diámetros, redondez y radio de chaflán adecuados.

Asegúrese de evitar la desalineación o deflexión del eje. Esto es particularmente significativo en el montaje de rodamientos que tienen componentes separables, como rodamientos de rodillos cilíndricos, donde se establece o disminuye el éxito de la carga del rodamiento y la vida útil óptima en la instalación.

También debe ser consciente del juego radial interno (JRI) y mantener el JRI adecuado que se estableció en el diseño original. La escala estándar en orden de holgura ascendente es C2, C0, C3, C4 y C5. La holgura adecuada para la aplicación es importante en el sentido de que permite cumplir los desafíos de lubricación, ajuste del eje y calor.

Figura 2. Debe ser consciente del juego radial interno (JRI) y mantenerlo
según se estableció en el diseño original.

Tenga en cuenta que se debe establecer una película adecuada de lubricante entre los elementos rodantes. Reducir el espacio libre interno e impedir el flujo de lubricante puede conducir a una falla prematura. Con respecto al ajuste del eje, es inevitable que pueda haber una reducción en juego radia interno cuando el rodamiento se ajusta a presión. Además, en el funcionamiento normal de los rodamientos, se produce calor, lo que crea una expansión térmica de los anillos interior y exterior. Esto puede reducir el juego radial interno, lo que reducirá la vida útil óptima del rodamiento.

Selección de rodamiento y estrés operativo

Por lo general, es la excepción encontrar un rodamiento que ha sido diseñado incorrectamente para una aplicación. Sin embargo, los factores dentro de aplicaciones más grandes pueden cambiar. Si las cargas se vuelven demasiado altas, puede seguir sobrecarga y fatiga temprana. Si son demasiado bajas, se produce deslizamientos y carga incorrecta de los elementos rodantes. La falla temprana será lo siguiente en cada situación. Problemas similares surgen con juego interno incorrecto.

La primera señal de estos problemas serán los ruidos inusuales y/o el aumento de las temperaturas. Las temperaturas del rodamiento suelen aumentar en el arranque y estabilizarse a una temperatura ligeramente inferior a la del arranque (normalmente de 10 a 40 ºC más alta que la temperatura ambiente). Una temperatura deseable del rodamiento es inferior a 100 ºC.

Hay sonidos anormales típicos del rodamiento que revelan ciertos problemas en la aplicación del rodamiento. Si bien esta es una prueba subjetiva, es útil saber que un chirrido o sonido de gemido generalmente indica un espacio interno demasiado grande o una lubricación deficiente en un rodamiento de rodillos cilíndricos, mientras que un sonido como un crujido cuando el eje se gira a mano normalmente sugiere contaminación en las pistas de rodadura.

El estrés operativo en la aplicación también puede afectar la vida útil del rodamiento. Es esencial aislar las vibraciones en el equipo asociado, ya que pueden causar un funcionamiento desigual y ruidos inusuales.

Tabla 1. Sonidos anormales típicos en rodamientos

Influencia del ambiente

Incluso con el mejor diseño, lubricación e instalación, se producirán fallas si no se tiene en cuenta el entorno operativo. Si bien hay muchos problemas potenciales, los principales incluyen:

• Polvo y suciedad, que pueden contaminar agresivamente un rodamiento. Se debe tener especial cuidado en el uso de técnicas de sellado adecuadas.
• Agua o fluidos agresivos. Una vez más, el sellado es clave. Se recomienda el uso de sellos de tipo especial que no dañen el eje.
• Calor externo. La temperatura ambiente de funcionamiento exige muchas opciones en juego radial interno, lubricantes para alta temperatura, funcionamiento intermitente o continuo y otros factores que afectan la vida útil del rodamiento.
• Paso de corriente o corrosión electrolítica. Si se permite que la corriente fluya a través de los elementos rodantes, las chispas pueden crear picaduras o estrías en las superficies del rodamiento. Esto se puede corregir creando un circuito de derivación para la corriente o utilizando aislamiento en o dentro del rodamiento. Esta debería ser una consideración de diseño inherente en aplicaciones como turbinas eólicas y todos los equipos generadores de energía.

Recuerde, el primer paso en la prevención general de fallas en el rodamiento radica en la consideración de las tecnologías de rodamientos que son más adecuadas para la aplicación con respecto a las especificaciones, recomendaciones, estrategias de mantenimiento, vida útil de fatiga y resistencia al desgaste del rodamiento.

La falla prematura del rodamiento dentro de una aplicación adecuada generalmente se atribuye a una o más de las causas discutidas (lubricación, montaje, tensión operativa, selección de rodamientos o influencia ambiental), que pueden y deben corregirse para evitar futuras fallas del rodamiento y costos adicionales.

Sobre el autor

Steven Katz es el presidente de Emerson Bearing, un proveedor de rodamientos para fabricantes de equipos originales (OEM, por sus siglas en inglés) y mantenimiento, reparación y operaciones (MRO, por sus siglas en inglés) en los Estados Unidos e internacionalmente. Para obtener más información visite www.emersonbearing.com.