Comprensión de los defectos de los elementos rodantes
Definición: ¿Qué son los defectos de los elementos rodantes?
Defectos de los elementos rodantes Son daños, defectos o imperfecciones en las bolas o rodillos de los rodamientos. Estos defectos incluyen desconchados superficiales, grietas, contaminación incrustada, inclusiones de material e imperfecciones geométricas. Cuando un elemento rodante defectuoso gira dentro del rodamiento, produce impactos tanto en la pista interior como en la exterior, generando vibración al frecuencia de giro de la pelota (BSF) con bandas laterales características en frecuencia de jaula (FTF) espaciado.
Los defectos en los elementos rodantes son menos comunes que los defectos en las pistas, y representan aproximadamente entre 10 y 151 TP3T de las fallas de los rodamientos, pero cuando ocurren, producen firmas de vibración distintivas y pueden progresar rápidamente hasta una falla completa del rodamiento.
Tipos de defectos en elementos rodantes
1. Desprendimientos superficiales
El defecto más común en los elementos rodantes:
- Causa: La fatiga por contacto rodante provoca que el material se desprenda.
- Apariencia: Cráter o hoyo en la superficie de la bola/rodillo
- Tamaño: Suele medir entre 0,5 y 3 mm inicialmente, pero puede crecer más.
- Impacto: Genera repercusiones en ambas razas, ya que el defecto las afecta.
- Frecuencia: Genera vibración en BSF y 2×BSF
2. Grietas
- Causa: Sobrecarga, daños por impacto o fatiga
- Tipos: Grietas superficiales o grietas subsuperficiales
- Progresión: La grieta se propaga hasta que un trozo se desprende (convirtiéndose en un desprendimiento).
- Detección: Difícil de detectar hasta que se produce el desprendimiento de fragmentos.
- Peligro: Puede provocar un fallo catastrófico repentino si la bola se fragmenta.
3. Inclusiones materiales
- Causa: Defectos de fabricación: presencia de material extraño o huecos en el acero del rodamiento
- Efecto: Crea concentración de estrés, inicia fatiga prematura
- Detección: Normalmente no se detecta hasta que se produce desprendimiento alrededor de la inclusión.
- Prevención: Materiales de rodamientos de alta calidad con acero limpio
4. Contaminación incrustada
- Causa: Partículas duras (suciedad, virutas de metal) incrustadas en la superficie de la bola
- Efecto: Crea un bache que afecta a las carreras.
- Progresión: La indentación se convierte en un punto de concentración de tensiones y puede provocar desprendimientos.
- Detección: Genera vibración de impacto en BSF
5. Daños por corrosión y humedad
- Apariencia: manchas de óxido, picaduras, rugosidad superficial
- Progresión: Las zonas corroídas se convierten en puntos de inicio de fatiga.
- Prevención: Sellado adecuado, lubricantes anticorrosivos
6. Brinelling y Denting
- Causa: Carga de impacto (caída, golpe, daños por manipulación)
- Apariencia: Hendiduras permanentes en la superficie de la bola
- Efecto: Las abolladuras crean impactos y concentraciones de tensión.
- Prevención: Manipulación cuidadosa, procedimientos de instalación adecuados
Firma de vibración
Contenido de frecuencia
Los defectos en los elementos rodantes producen patrones distintivos:
- Frecuencia principal: BSF (frecuencia de giro de la pelota), normalmente 2-3 veces la velocidad de carrera
- Segundo armónico: 2×BSF suele ser más fuerte que el fundamental (el defecto afecta a ambas razas por revolución).
- Espaciado de bandas laterales: FTF (frecuencia de jaula) bandas laterales, NO bandas laterales 1×
- Patrón: BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, creando una “valla de piquetes” con espaciado FTF
Características distintivas
| Característica | Defecto de la pista exterior | Defecto de pista interna | Defecto del elemento rodante |
|---|---|---|---|
| Frecuencia primaria | BPFO (3-5×) | BPFI (5-7×) | BSF (2-3×) |
| Espaciado de bandas laterales | Ninguno o mínimo | ±1× (velocidad del eje) | ±FTF (velocidad de la jaula) |
| Estabilidad de amplitud | Relativamente estable | Estable | Variable (depende de la posición de la pelota) |
| Aparición | Más común (~40%) | Común (~35%) | Menos común (~10-15%) |
Variabilidad de amplitud
Una característica típica de los defectos en los elementos rodantes:
- La amplitud varía entre mediciones a medida que varía la carga del elemento defectuoso.
- Cuando la bola defectuosa se encuentra en la zona de carga: alta amplitud
- Cuando la bola defectuosa se encuentra en la zona de carga opuesta: menor amplitud
- Esta variabilidad puede complicar el análisis de tendencias, pero es un indicador de defectos en las bolas.
Progresión y consecuencias
Desarrollo de defectos
- Iniciación: Pequeña grieta o inclusión superficial
- Microesquirlas: Un pequeño trozo de material se desprende
- Crecimiento de descamación: Los impactos en los bordes de los defectos propagan el daño.
- Múltiples desconchados: Los daños secundarios causados por los escombros crean defectos adicionales.
- Fragmentación de la bola: En casos graves, la bola entera puede agrietarse y fragmentarse.
- Fracaso total: El rodamiento pierde capacidad de carga.
Daño secundario
- Daños de carrera: Una bola defectuosa daña las superficies de la pista interior y exterior.
- Circulación de detritos: El material desprendido genera abrasión de tres cuerpos
- Daños en la jaula: Las irregularidades en la superficie de la bola pueden dañar las cavidades de la jaula.
- Deterioro rápido: Una vez que una bola se daña, las demás la siguen rápidamente.
Causas comunes
Defectos de fabricación y de materiales
- Inclusiones internas o huecos en el material de la bola
- tratamiento térmico inadecuado
- defectos en el acabado superficial
- Imperfecciones geométricas (bolas no redondas)
Daños en la instalación
- Impacto durante la manipulación (caída, golpe)
- Deformación por sobrecarga estática o vibración en reposo
- Contaminación durante la instalación por incrustación de partículas
Condiciones de funcionamiento
- Lubricación inadecuada que provoca daños en la superficie
- La sobrecarga acelera la fatiga.
- Corriente eléctrica a través del rodamiento que provoca picaduras
- Ambiente corrosivo que ataca las superficies de la pelota
- Contaminación por partículas duras que crea hendiduras
Detección y diagnóstico
Análisis de vibraciones
- Calcule BSF y FTF para rodamiento instalado
- Buscar en espectro de envolvente para el pico de BSF
- Verificar el patrón de banda lateral FTF (función de diagnóstico clave)
- Compruebe si hay un 2×BSF, que suele tener una amplitud mayor.
- Las mediciones múltiples pueden mostrar variabilidad de amplitud.
Inspección física
- Desmonte el rodamiento e inspeccione cada bola/rodillo individualmente.
- Busque desconchones, grietas, material incrustado y corrosión.
- Palpe la rugosidad de la superficie (bolas lisas vs. rugosas)
- Comprobar la precisión geométrica (redondez)
- Fotografiar los defectos para documentarlos.
Acciones correctivas
Respuesta inmediata
- Aumentar la frecuencia de monitoreo según la gravedad
- Plan de reemplazo de rodamientos
- Investigar la causa raíz para evitar que vuelva a ocurrir
- Comprobar si hay daños secundarios en las razas
Análisis de causa raíz
- Revisar la selección de rodamientos (¿clasificación adecuada?)
- Verificar la lubricación adecuada
- Comprobar si hay fuentes de contaminación
- Evaluar las prácticas de instalación
- Considere la posibilidad de mejorar las especificaciones del rodamiento si se produce un fallo prematuro.
Los defectos en los elementos rodantes, aunque menos comunes que los defectos en las pistas de rodadura, requieren comprender su firma de frecuencia BSF distintiva con bandas laterales FTF para un diagnóstico preciso. La detección temprana mediante análisis de envolvente permite un mantenimiento planificado antes de que el defecto progrese a daños graves en el rodamiento y una posible falla catastrófica.
Categorías: GlosarioDiagnóstico de vibraciones
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