Comprensión del desgaste de los rodamientos
Desgaste de los cojinetes es la pérdida progresiva de material de las superficies de los rodamientos -las pistas de rodadura, los elementos rodantes y la jaula- a través de procesos mecánicos como la abrasión, la adherencia, la corrosión o la fatiga superficial. A diferencia del fallo repentino por fatiga desconchado, el desgaste es una degradación gradual y distribuida: se agranda lentamente holgura de los cojinetes, El proceso es lento, pero también es uno de los más gratificantes de detectar a tiempo. Dado que el proceso es lento, también es uno de los más gratificantes si se detecta a tiempo. vibración tendencias, cambios de temperatura e inspección física mucho antes de que el rodamiento se agarrote.
1. Definición: ¿Qué es el desgaste de los rodamientos?
El desgaste difiere de un defecto localizado tanto en el mecanismo como en la firma. Un defecto localizado (una sola rotura o una abolladura brinell) es un fallo discreto que golpea los elementos rodantes una vez por pasada y hace sonar la alarma del rodamiento. frecuencias de falla. El desgaste, por el contrario, elimina material más o menos en todas partes donde las superficies rozan, aumentando la rugosidad general en lugar de crear una cicatriz nítida. La consecuencia práctica es que el desgaste se manifiesta como un aumento del ruido de banda ancha y de la holgura, mientras que un defecto se anuncia con tonos nítidos. Comprender cuál es el mecanismo de desgaste es el primer paso hacia una selección de rodamientos, una práctica de lubricación y una estrategia de mantenimiento sensatas, y hacia la distinción entre un envejecimiento manejable y un fallo inminente en la amplia familia de rodamientos. defectos de los cojinetes.
2. Mecanismos de desgaste de los rodamientos
Desgaste abrasivo
Es el mecanismo de desgaste más común en los rodamientos industriales.
- Causa: partículas duras -suciedad, virutas de mecanizado, restos de desgaste- que se introducen en el rodamiento.
- Proceso: Las partículas atrapadas entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura actúan como un compuesto abrasivo.
- Resultado: El material se retira de la superficie más blanda, normalmente las pistas, dejando surcos o huellas de desgaste pulidas.
- Tasa: aproximadamente proporcional tanto al nivel de contaminación como a la dureza de las partículas.
- Prevención: sellado eficaz, filtración del lubricante y prácticas de montaje limpias.
Desgaste adhesivo (rozaduras)
Se produce bajo lubricación límite o contacto totalmente seco.
- Causa: Lubricación inadecuada que permite el contacto entre metales.
- Proceso: soldaduras y desgarros microscópicos en los puntos de contacto de las asperezas.
- Resultado: superficies rugosas y descoloridas con material transferido entre las pistas y los elementos rodantes.
- Progresión: puede agravarse rápidamente una vez que comienza, ya que cada aspereza desgarrada empeora el contacto.
- Prevención: el lubricante adecuado en la cantidad adecuada, manteniendo una película portante.
Desgaste por rozamiento (falso bruñido)
Ocurre en cojinetes fijos u oscilantes más que en los giratorios.
- Causa: Movimiento oscilatorio de pequeña amplitud mientras el rodamiento no está girando, normalmente vibraciones durante el transporte o el almacenamiento.
- Proceso: El microdeslizamiento entre los elementos rodantes y las pistas genera finos restos de óxido.
- Resultado: depósitos de color marrón rojizo en las zonas de contacto y depresiones poco profundas en cada posición de los elementos rodantes.
- Apariencia: se asemeja a una verdadera abolladura, pero sin la deformación plástica permanente de una auténtica abolladura por sobrecarga.
- Prevención: aislamiento de las vibraciones durante el almacenamiento y el tránsito, rotación ocasional de las máquinas almacenadas o precarga adecuada.
Desgaste corrosivo
- Causa: humedad, productos químicos u otros entornos agresivos.
- Proceso: ataque químico que pica y hace áspera la superficie, a menudo combinado con acción mecánica; el subyacente corrosión semillas mayores daños.
- Resultado: depósitos de color óxido, superficies rugosas y pérdida neta de material.
- Común en: Procesamiento de alimentos, entornos marinos, plantas químicas.
- Prevención: rodamientos resistentes a la corrosión, estanqueidad eficaz y selección correcta del lubricante.
Desgaste erosivo
- Causa: flujo de fluido a alta velocidad que arrastra partículas.
- Común en: lubricantes contaminados servidos por sistemas de circulación.
- Resultado: superficies suavemente erosionadas y eliminación gradual del material.
- Prevención: filtración, lubricante limpio y diseño de sellado sólido.
Si no se controlan, varios de estos mecanismos contribuyen a la fatiga de la superficie, con microfatiga.picaduras dando paso al desconchamiento total, el punto en el que el desgaste gradual da paso a un fallo rápido provocado por defectos.
3. Vibración Síntomas de desgaste de los rodamientos
Cambios graduales
El desgaste produce un cambio característico y progresivo en la firma de vibración:
- Aumento del nivel general: la vibración RMS total aumenta con el paso de las semanas y los meses.
- Más contenidos de alta frecuencia: La energía crece en la gama de altas frecuencias, por encima de unos 1000 Hz.
- Nivel de ruido elevado: la “hierba” de banda ancha se eleva por todo el espectro.
- Muchos picos pequeños: un bosque de picos bajos y distribuidos, en lugar de un tono defectuoso dominante.
- Pérdida de rastreo: el componente 1× puede llegar a ser menos prominente en relación con el contenido ascendente de alta frecuencia.
Distinguir el desgaste de un defecto localizado
| Característica | Defecto localizado (desprendimiento) | Desgaste general |
|---|---|---|
| Frecuencias de avería | Picos claros de BPFO, BPFI y BSF | No hay frecuencias de defectos claras |
| Aspecto del espectro | Picos discretos con armónicos | Suelo acústico amplio y elevado |
| Progresión | Crecimiento de amplitud exponencial | Aumento gradual, casi lineal |
| Análisis de envolvente | Respuesta fuerte, picos claros | Aumento moderado de la banda ancha |
| Tiempo hasta el fracaso | Semanas a meses una vez detectado | Meses o años de lenta degradación |
Esta distinción es importante porque cambia la respuesta de mantenimiento: un desprendimiento requiere una rápida planificación de sustitución, mientras que el desgaste constante a menudo puede ser objeto de una tendencia y el rodamiento puede cambiarse en una parada conveniente.
4. Métodos de detección
Monitoreo de vibraciones
- Tendencia del nivel RMS global a lo largo del tiempo en lugar de leer una única instantánea.
- Vigilar la aceleración de alta frecuencia (a menudo reportada como defecto de alta frecuencia o banda HFD), que es sensible a la rugosidad de la superficie.
- Factor de cresta tiende a mantenerse relativamente normal bajo un desgaste distribuido, a diferencia del desconchado, en el que los impactos bruscos lo elevan.
- Curtosis muestra asimismo pocos cambios dramáticos, porque el desgaste carece de los impactos impulsivos que la curtosis está diseñada para señalar.
Debido a que el desgaste ralla las superficies sin producir tonos discretos fuertes, las técnicas de demodulación como la análisis de envolvente son valiosos para confirmar la degradación en una fase temprana antes de que domine la lectura global.
Monitoreo de temperatura
- Tendencia de la temperatura del rodamiento junto con la vibración.
- El desgaste suele elevar la temperatura por el aumento de la fricción.
- Un aumento gradual -del orden de 2-5 °C al año- apunta a un desgaste lento y progresivo.
- Un salto repentino indica una transición a un daño más grave y justifica una atención inmediata.
Monitoreo por ultrasonido
- Las emisiones ultrasónicas aumentan a medida que las superficies se vuelven ásperas, haciendo que análisis por ultrasonidos sensibles al desgaste prematuro.
- Es eficaz para detectar la degradación mucho antes de que aparezca en frecuencias más bajas.
- Los instrumentos portátiles de ultrasonidos son idóneos para las inspecciones en ruta.
Análisis de aceite
- Los residuos de desgaste se acumulan en el lubricante y pueden cuantificarse mediante análisis de aceite.
- El recuento y el análisis de partículas rastrean la cantidad y la distribución del tamaño de los residuos.
- La ferrografía caracteriza las partículas de desgaste e indica el mecanismo que las ha producido.
- Una concentración creciente de partículas es un indicador directo de desgaste progresivo.
5. Causas y factores contribuyentes
Relacionado con la lubricación
- Cantidad inadecuada de lubricante, lo que provoca inanición.
- Viscosidad incorrecta para la velocidad y temperatura de funcionamiento.
- Lubricante contaminado que transporta partículas, agua o productos químicos.
- Lubricante degradado que se ha oxidado o ha perdido su paquete de aditivos.
- Intervalos de relubricación inadecuados: demasiado largos, o demasiado cortos y excesivamente engrasados.
Establecer el intervalo adecuado es en gran medida un problema calculable; un calculador de intervalos de relubricación de rodamientos convierte la velocidad, el tamaño y las condiciones de funcionamiento en un intervalo de engrase recomendado, eliminando gran parte de las conjeturas. lubricación de rodamientos.
Condiciones de funcionamiento
- Cargas estáticas o dinámicas excesivas sobre los rodamientos.
- Altas temperaturas de funcionamiento que diluyen la película.
- Un entorno contaminado que agobia a las focas.
- Sellado inadecuado que permite la entrada de partículas.
- Las vibraciones transmitidas por los equipos cercanos favorecen el desgaste.
Instalación y mantenimiento
- Instalación incorrecta que introduce desalineación y carga en los bordes.
- Selección incorrecta del juego interno para el servicio.
- Contaminación introducida durante el montaje.
- Juntas dañadas que dejan entrar contaminantes desde el principio.
6. Prevención y prolongación de la vida
Buenas prácticas de lubricación
- Utilice el tipo y el grado de lubricante adecuados para la aplicación.
- Mantener la cantidad adecuada: ni hambrientos ni en exceso.
- Establezca intervalos de relubricación adecuados y cúmplalos.
- Controle el estado del lubricante y sustitúyalo una vez degradado.
- Mantenga el trabajo limpio durante cada lubricación.
Control de la contaminación
- Selle eficazmente para impedir la entrada de partículas.
- Mantenga limpias las prácticas de instalación.
- Filtrar los sistemas de circulación de aceite cuando estén instalados.
- Utilice controles ambientales como recintos cerrados o una ligera presión positiva.
- Inspeccione y sustituya las juntas periódicamente.
Gestión de las condiciones de funcionamiento
- Operar dentro de los límites de diseño del rodamiento para carga, velocidad y temperatura.
- Mantener una buena Saldo para minimizar las cargas dinámicas cíclicas impuestas al rodamiento.
- Garantizar la precisión alineación para evitar la carga en los bordes.
- Controle la temperatura de funcionamiento con refrigeración suplementaria cuando sea necesario.
Dos de estas palancas, el equilibrio y la alineación, están bajo el control del equipo de mantenimiento sobre el terreno. Residual desequilibrar impone al rodamiento una carga dinámica rotativa en cada revolución, y su reducción aligera directamente el trabajo que el rodamiento tiene que soportar. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A permite al técnico equilibrar el rotor en sus propios cojinetes a la velocidad de funcionamiento y determinar la tendencia de la vibración resultante a lo largo del tiempo, de modo que pueda detectarse un aumento progresivo del nivel y actuar antes de que se produzca el desgaste. Cuando finalmente se retira un rodamiento desgastado, la clasificación del patrón de daños con arreglo a la norma ISO 15243 -un paso a clasificador de daños de rodamientos hace sistemático - cierra el bucle revelando la causa raíz para el siguiente rodamiento.
El desgaste de los rodamientos, aunque gradual y mucho menos dramático que un fallo repentino, representa una gran parte del deterioro de los rodamientos en el servicio industrial. Una lubricación adecuada, un control disciplinado de la contaminación y una análisis de tendencias permiten detectar el desgaste a tiempo y sustituir el rodamiento según lo previsto, antes de que la degradación alcance el fallo funcional, optimizando tanto la fiabilidad como el coste de mantenimiento.
