Análisis de Daños en Rodamientos -Parte 1

     DESCAMACIÓN

     

Daños Estado	Posibles causas	Contramedidas
Descamación ocurre cuando pequeños trozos de material de soporte se separaron de la superficie lisa de la pista de rodadura o elementos de rodadura debido a la fatiga, rodando, creando regiones con textura rugosa y gruesa	Carga excesiva; Pobre montaje (alineación); carga de momento, la entrada de cuerpos extraños, la penetración de agua, mala lubricación, lubricante inadecuado, juego de montaje inadecuados; precisión inadecuada para el eje o la vivienda, la irregularidad en la rigidez de vivienda, gran eje de flexión, la progresión de la oxidación, picaduras de corrosión, manchas, abolladuras (brinelling)	Vuelva a confirmar la solicitud de apoyo y consulta las condiciones de carga Mejorar el método de montaje Mejorar el mecanismo de sellado, evitar la oxidación durante el que no se corre Utilizar un lubricante con una viscosidad adecuada, mejorar el método de lubricación Compruebe la precisión del eje y del alojamiento Controlar el juego interno del cojinete

     INCISIONES

     

Daños Estado	Posibles causas	Contramedidas
La incisión es un daño a la superficie debido a pequeñas convulsiones acumulados causados ​​por deslizamiento, lubricación inadecuada o condiciones de operación severas. Daños lineal aparece circunferencialmente sobre la pista de rodadura y superficies de los rodillos.	Carga excesiva, el exceso de precarga  mala lubricación  partículas son atrapadas en la superficie  de inclinación de los anillos interior y exterior  del eje de flexión  pobre precisión del eje y  alojamiento	Compruebe el tamaño de la carga Ajuste la precarga Mejorar el lubricante y el método de lubricación Comprobar la precisión del eje y el alojamiento

     FRACTURAS

     

Daños Estado	Posibles causas	Contramedidas
Fractura refiere a pequeños fragmentos que fueron desgajadas debido a una carga excesiva o cargas de choque que actúa localmente en una esquina rodillo o costilla de un anillo de rodadura.	Impacto durante el montaje  cargas excesivas manipulación inadecuada como la caída	Mejorar el método de montaje (ajuste por contracción, el uso de herramientas apropiadas) Reconsiderar las condiciones de carga Proporcionar suficiente respaldo y apoyo a la costilla de apoyo

Desechos Industriales y Daños en Rodamientos

Escombros es una causa frecuente de daño prematuro del rodamiento, especialmente en entornos industriales exigentes como la minería, la construcción y los trenes de laminación. El daño que resulta de los desechos pueden deteriorar significativamente los rodamientos, lo que a su vez puede afectar en gran medida el rendimiento de su equipo.

En muchos casos, los rodamientos estándar Timken ® pueden proporcionar un rendimiento superior al minimizar el impacto de los desechos en un sistema dado. De hecho, en pruebas de laboratorio bajo condiciones controladas residuos idénticos, rodamientos estándar de Timken igualaron o superaron consistentemente rodamientos de varios competidores importantes (ver fig. A y B). Sin embargo, en los casos en los que existen problemas importantes restos, Timken ofrece un nivel básico de protección y rendimiento - el cojinete Timken ® resistente a la suciedad - disponible en una amplia variedad de tamaños, tipos de rodamientos y cantidades.

Los Rodamientos resistentes a residuos de Timken ® son creados usando una aleación patentada y las modificaciones de tratamiento térmico y tecnología de recubrimiento de película difícil de optimizar sus propiedades mecánicas. Tecnología de los desechos de Timken puede interrumpir desgaste adhesivo y pueden auto-reparar micro-grietas, proporcionando a los clientes un rendimiento confiable de la vida extendida.

Pruebas han demostrado que los rodamientos estándar de Timken ® funcionan a un nivel igual o superior a las de los rodamientos de nuestros competidores alegando una mayor resistencia a la suciedad (ver. Fig. B).

Además, los cojinetes Timken® resistente a los desechos, basados en alta tecnología,  han aumentado el rendimiento hasta cuatro veces arriba al de los rodamientos estándar de Timken ® en un entorno de desechos (ver fig. C).

Los Rodamientos ® resistente a los desechos de Timken están disponibles de 8 pulgadas de diámetro exterior (OD) y mayor para los diseños cónicos y 11 pulgadas OD y mayor para los rodamientos de rodillos esféricos y cilíndricos. 

Nuestros rodamientos resistentes a residuos encajan en tamaño a los ya existentes de la aplicación por lo que la posibilidad de costosos rediseños no es necesario. Además, los procesos de de fabricación avanzados permiten Timken de ofrecer estos rodamientos económicamente en grandes y pequeñas cantidades.

Con rodamientos resistentes a residuos de Timken ®, usted puede experimentar:

• Aumento de la vida útil del rodamiento y la productividad sin rediseño del sistema;
• Reducción de los costos de operación;

• Las soluciones de un enfoque de la gestión de su entorno de los desechos;

• Reducción de los costos de garantía, y

• La confianza de saber que sus rodamientos están respaldados por Timken Reliability.

La Vida Util del Rodamiento

El rodamiento es el mecanismo central en la mayoría de los equipos industriales y automotrices. Una falla prematura de su funcionamiento, aparte del daño de la maquinaria donde está instalado, puede ocasionar grandes pérdidas de producción y hasta serios accidentes industriales.

Normalmente los rodamientos se ven afectados por condiciones de: lubricación, contaminación, desalineación, desbalance, ajustes y otras variables mecánicas relacionadas al montaje y desmontaje (para el caso de los rodamientos que reciben mantenimiento periódico).

Desde el principio del proceso de mantenimiento, la debida selección del tipo de rodamiento, el adecuado manejo y almacenamiento pueden iniciarnos en el camino correcto para obtener el máximo rendimiento de estos elementos de máquinas que son de gran precisión.

Si un rodamiento trabaja en condiciones ideales, su vida útil generalmente llega a su fin por daños causados por la fatiga, que se produce, bien en los caminos de rodadura ó en los elementos rodantes, debido a los ciclos de tensión repetidos que actúan sobre éstos.

Por lo tanto, la "vida del rodamiento" generalmente viene referida al número de revoluciones (ó de horas a velocidad constante) que superará el rodamiento antes que aparezca la primera manifestación de fatiga en cualquiera de los caminos de rodadura ó cualquiera de los elementos rodantes.Si se ensaya en un grupo de rodamientos de idénticas dimensiones, diseño, material y proceso de fabricación, en condiciones de trabajo idénticas se observará una dispersión considerable entre sus vidas. La dispersión de la vida de fatiga puede atribuirse a variaciones en la fatiga del material, que pertenecen esencialmente a un estudio estadístico.

Es por eso, que la vida del rodamiento se expresa generalmente ó se compara en cuanto a "vida nominal", que se define como el número de revoluciones (ó de horas a velocidad constante) que superará el 90% de un grupo de estos rodamientos, antes que la fatiga del material produzca daños en cualquiera de los caminos de rodadura ó cualquiera de los elementos rodantes.

Sin embargo, en el uso práctico, el rodamiento puede quedar fuera de servicio debido a daños no atribuibles a la fatiga, como son contaminación, problemas de lubricación, fallas en el montaje, corrosión, deslizamiento, mal ajuste con el eje ó alojamiento, sobrecalentamiento, distribución de las cargas, brinelado ó fisuras.

Estos daños se pueden evitar si se toman las precauciones necesarias a la hora de efectuar la selección del rodamiento, y los métodos para su instalación, lubricación, etc.

El Espíritu de Timken en un Rodamiento de Rodillos Esféricos

Los rodamientos de alta calidad de Timken pueden utilizarse en cualquier aplicación habilitada para el empleo de rodamientos de rodillos esféricos estándar. 

Algunas de estas aplicaciones son: Cajas de engranajes, Coladas, Áridos, incluyendo cribas vibratorias,Sistemas de transporte industriales estacionarios de uso pesado, Ventiladores industriales

Máximo Rendimiento para Aplicaciones Esféricas

La calidad y el rendimiento superiores son una norma para cada producto de Timken. Su experiencia y capacidad en la tecnología de rodamientos, fabricación, asistencia de ingeniería y distribución son legendarias. Ahora, con la línea de rodamientos de rodillos esféricos de Timken de alto rendimiento, contamos con más opciones para cumplir los requisitos de las aplicaciones más duras y exigentes. Desde aplicaciones de engranajes pesados y coladas hasta los áridos más agresivos y sistemas de transporte, los esféricos de Timken están diseñados para ayudarnos a trabajar a niveles superiores de eficiencia y capacidad.

Un salto considerable en términos de rendimiento

Con calificaciones más elevadas en lo que respecta a carga y velocidad que las de los rodamientos de rodillos esféricos estándar de Timken, esta nueva generación alcanza mayores niveles de rendimiento con acabados superficiales mejorados y características innovadoras diseñadas para reducir las temperaturas de funcionamiento e incrementar las capacidades de carga:

• Los nuevos diseños de jaula, incluyendo las jaulas nitruradas, ranuradas con acero estampado, contribuyen a una mejor purga de los contaminantes.
• La geometría interna optimizada proporcionan un guíado axial positivo de los rodillos y una distribución de lubricante mejorada.
• El guiado circunferencial de los rodillos generan un contacto hidrodinámico positivo, lo que contribuye a una mejor interacción entre rodillo y jaula.

Estas innovaciones suponen un incremento del 18 por ciento en la capacidad, que permite obtener una mejora en la vida del diseño de un 75 por ciento respecto al diseño de rodamientos esféricos previo.

La siguiente generación de rodamientos de rodillos esféricos de Timken, disponibles con jaula de acero o de latón, generan una temperatura menor y cuentan con una mayor vida útil y fiabilidad en comparación con los rodamientos de la competencia del mismo tamaño.

Temperaturas inferiores a las de la Competencia

Unas temperaturas de funcionamiento más reducidas incrementan la vida útil del rodamiento, ya que incrementa la duración del lubricante. Una reducción de 5 ºC en la temperatura de funcionamiento puede suponer un aumento de la vida útil del rodamiento del 9%.

En las pruebas, los rodamientos de rodillos esféricos de Timken generan temperaturas inferiores a las que generan los rodamientos de la competencia del mismo tamaño.

Soluciones de calidad

Al ser el único fabricante de rodamientos premium que también fabrica aceros superlimpios y de alta aleación para rodamientos , Timken comprende el vínculo esencial en términos de calidad que existe entre materiales y rendimiento de los productos.

También sigue de forma estricta el Sistema de Gestión de Calidad de Timken en todas las plantas del mundo, por lo que todos los rodamientos cumplen los mismos estándares elevados de rendimiento, independientemente del lugar del planeta en el que se haya fabricado.

Rodamientos de Rodillos Esféricos W906A para Industria del Papel

Las condiciones de funcionamiento únicas de las fábricas de papel y de pasta de papel hacen que los rodamientos estén sometidos a grandes tensiones y a otras condiciones potencialmente perjudiciales. 

Para solucionarlo, Timken desarrolló una amplia gama de modificaciones de diseño de rodamientos esféricos que resuelve los problemas comunes de la industria del papel, como los rodamientos C08 de triple pista, entre otros.

En esta ocasión, traemos a cuenta la modificación W906A de Timken, desarrollada para rodamientos de máquinas de papel de diámetro interior grande y se diseñó para resolver el problema a largo plazo de las fracturas de los rodillos y anillos interiores. La modificación W906A, de carcasa endurecida, utilizada comúnmente en los rodillos de prensa, de succión y cilindros Yankee, está diseñada para soportar las altas fuerzas de tracción de estas aplicaciones. 

La metalurgia avanzada de esta modificación reduce al mínimo el tiempo de inactividad no planificado y mejora la productividad general.

Características/ventajas del diseño W906A:

• Los componentes de carcasa endurecida ayudan a evitar costosas fracturas y daños relacionados y a tolerar mejor la contaminación.
• La capacidad maximizada amplía la vida útil de los rodamientos en condiciones de funcionamiento normales y permite una mayor longitud y diámetro de los rodillos para algunas de las capacidades de carga más grandes
• El menor descentramiento radial resulta en una mayor precisión
• La mejora del descentramiento reduce la vibración y contribuye a un mayor control del calibre

Sistema de Monitorización Inalámbrico Status Check

StatusCheck™ es un sistema inalámbrico único diseñado para detectar y supervisar los niveles excesivos de temperatura y vibración que podrían dar lugar a un sobrecalentamiento y avería de los equipos críticos.

Comúnmente, cuando un rodamiento, engranaje ó cualquier otro elemento de un equipo crítico se desgasta, está contaminado ó con falta de lubricación, ese componente y/o la propia máquina va a experimentar un aumento en la temperatura.

El sistema StatusCheck proporciona un método efectivo para notificar estos incrementos en tiempo real, lo que le ofrece la oportunidad de corregir un problema potencial antes de que éste llegue a ser crítico, lo que ayuda a prevenir daños a la máquina, costosas reparaciones y tiempo de inactividad prolongada.

El nodo final StatusCheck es autónomo con su propia fuente de poder interna, electrónica y sensores. Se conecta directamente a la estructura exterior de una máquina (montaje magnético ó roscado) y utiliza comunicaciones inalámbricas para transmitir las lecturas de vibración y temperatura de la máquina.

Es adecuado para entornos industriales difíciles de llegar en donde tomar mediciones manuales es complicado y no interfiere en la operación normal de la máquina.

Con este sistema, múltiples nodos finales StatusCheck (hasta 99) pueden estar en uso en una o más máquinas, cada una de las cuales transmiten datos de nuevo a un controlador. Este controlador se conecta a una PC para mostrar los datos. El software muestra los datos en tiempo real, información de registros y disparadores alarmas cuando se superan los umbrales. Las alarmas pueden generar mensajes de correo electrónico que pueden ser enviados a localizadores, teléfonos móviles ó asistentes digitales personales (PDAs) para la notificación de mantenimiento. Hay múltiples opciones de conectividad.

Realmente, es una solución económica para monitorear equipos críticos como ventiladores, bombas, motores y reductores.

Conjuntos de Rodamientos con Espaciador

TIMKEN ofrece la gama más amplia de rodamientos de rodillos cónicos del mundo. Estos tienen un diseño único que les permite soportar cargas axiales y radiales en ejes giratorios y en alojamientos. Los ángulos cónicos permiten que el rodamiento soporte esta combinación de cargas. Cuanto más inclinado sea el ángulo del aro, mayor capacidad tendrá el rodamiento de rodillos cónicos para soportar cargas axiales. 
En el caso de los rodamientos de rodillos cónicos de doble hilera, cuando se utilizan separadores, el rodamiento se proporciona como un conjunto adaptado y configurado previamente. De esta manera, se acelera el tiempo de instalación del rodamiento porque no hay necesidad de ajuste de rodamientos.

Estos espaciadores son adecuados para uso con rodamientos de rodillos Timken de dos y cuatro hileras y muy útiles para pre-establecer el banco lateral (bench end play). Los espaciadores de Rodamientos Timken están precisamente diseñados para proporcionar el juego lateral exacto requerido para la aplicación del rodamiento en particular. 

Tapered Double Out (TDO)

La configuración TDO ofrece una amplia superficie de apoyo del rodamiento, lo que lo hace ideal para aplicaciones en los que los pares de vuelco son un componente importante de la carga. Los rodamientos TDO pueden utilizarse en posiciones fijas o permitirse que floten en el diámetro interior del alojamiento. 

El espaciador se ajusta entre los dos conos individuales.

Tapered Double Inner (TDI)

Los rodamientos TDI incluyen un separador interior doble de una pieza y dos pistas exteriores únicas que se suelen proporcionar completas con un espaciador exterior como un conjunto configurado previamente. El rodamiento puede utilizarse en posiciones fijas o en aplicaciones de ejes rotatorios. En el caso de aplicaciones de alojamientos rotatorios, puede utilizarse para que flote en el eje estacionario.

Los rodamientos TDI se utilizan en algunas ocasiones en aplicaciones de ejes rotatorios, donde es necesario un ajuste suelto para garantizar que se puede retirar con facilidad.

El espaciador encaja entre las dos cunas individuales

Dado que cada espaciador es hecho a la medida para un conjunto particular de componentes, un espaciador no se puede utilizar con cualquier otro conjunto.

Soluciones para Colada Contínua

La máquina de colada contínua es uno de los entornos más desafiantes para los rodamientos. Sujeto a altas cargas y velocidades de rotación bajas (a menudo a temperaturas elevadas), muchos de estos rodamientos deben trabajar en un ambiente altamente contaminado con agua y vapor.

Como fabricante de acero, Timken entiende los desafíos de esta aplicación, introduciendo una nueva línea revolucionaria de rodamientos fácil de instalar, de alta capacidad para aplicaciones de colada contínua más exigentes de la industria del metal. Los nuevos rodamientos ADAPT ™ de Timken ofrecen un diseño único que proporciona una óptima facilidad de instalación, fiabilidad y rendimiento. Para los fabricantes de metal en la industria, esto se traduce en menor tiempo de inactividad asociados con los intervalos de mantenimiento.

El rodamiento Timken ® ADAPT ™ está diseñado específicamente para máquinas de colada continua, donde el rendimiento y la fiabilidad son críticas para mantener las operaciones a niveles óptimos. Gracias a un diseño único y de alto rendimiento que reúne las ventajas de los rodamientos de rodillos cilíndricos y de rodillos esféricos,  los operadores se beneficien de las características principales de ambos tipos.

Cada rodamiento Timken ® ADAPT ™ consiste en un anillo interno cilíndrico, un anillo exterior con un perfil de rodadura exterior específico y un conjunto de rodillo / retén que cuenta con rodillos especialmente perfilados con un complemento de retención. El anillo interior tiene una pista de rodadura cilíndrica, permitiendo que el eje se mueva (float) a la izquierda o hacia la derecha con relación al anillo exterior.

Los componentes separables simplifican la instalación, remoción e inspección. El anillo interior y el anillo exterior se puede instalar en cualquier dirección, lo que ayuda a evitar los errores comunes de montaje. No se requieren herramientas especiales.

Timken diseñó el anillo exterior y los rodillos del rodamiento ADAPT con un perfil propio que:

• Compensa la falta de alineación en relación con el eje doblado hasta 0,5 grados;
• Crea un efecto de auto-alineación con los rodillos, lo que minimiza el sesgo manteniendo constante juego del rodamiento, y
• Optimiza la distribución de la tensión de contacto para la vida del rodamiento extendida.

Precarga de un Rodamiento

Una precarga es una fuerza estática, aplicada a un rodamiento para asegurar que los elementos rodantes y los anillos están siempre en contacto, lo cual favorece un mejor reparto de la carga.

Una precarga demasiado baja puede provocar que los elementos pierdan el contacto momentáneamente y se resbalan con el daño consecuente. Un reparto desigual de la carga es la causa más común de deslizamiento de las bolas.

Una precarga demasiado alta provocará una falla prematura del rodamiento, calentamiento anormal ó incremento del par de rotación. Se debe considerar los objetivos de la precarga antes de determinar la magnitud que debe aplicarse sobre un rodamiento.

Las principales razones por las cuales precargar los rodamientos son para:

• Aumentar la rigidez, es decir la relación entre la fuerza que actúa sobre el rodamiento y la deformación elástica producida.
• Reducir el ruido durante el funcionamiento de la máquina.
• Aumentar la precisión del guiado del eje.
• Compensar el desgaste y el asentamiento debido al funcionamiento.
• La frecuencia normal del rodamiento se eleva, lo cual lo hace más apto para trabajar a altas velocidades.
• Prolongar la vida útil en servicio de los rodamientos.

Mezclar Grasas Diferentes?

Cuando se considere el cambio de grasas, ya sea para mejorar algunas características de rendimiento ó porque vaya a cambiar de proveedores, el personal técnico de planta debe considerar con cuidado el impacto sobre la confiabilidad del equipo y la producción.

Fundamentalmente, las mezclas de grasas deben evitarse. Si ésto no se puede evitar, hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

• El aceite base debe ser el mismo
• El tipo de espesante debe coincidir
• Las viscosidades del aceite base deben ser similares (no deben diferenciarse en más de una clase ISO-VG)
• La consistencia debe ser la misma (clase NLGI)

Pero, aun cumpliendo estos requisitos, no se pueden excluir efectos en el rendimiento de la mezcla de grasas. Cuando sea absolutamente necesario cambiar el tipo de grasa utilizada en algún proceso productivo, se debe considerar algunas precauciones para minimizar el riesgo de incompatibilidad potencial, por ejemplo:

Verificar que la configuración de los rodamientos permita purgar el exceso de lubricante del sistema.

Verificar que el rodamiento está operando correctamente antes del cambio de producto. Niveles de ajuste, configuración ó claros inapropiados, ó un existente daño en el rodamiento jamás podrán ser corregidos por cambios de lubricante.

Temporalmente incrementar el volumen de re-engrase. El incremento del flujo de grasa ayudará a remover cualquier remanente de grasa antigua.

Iniciar evaluaciones de consumo de energía, vibraciones, frecuencia de relubricación, etc.

La mezcla de grasas incompatibles puede conducir a importantes modificaciones de su estructura. Aditivos diferentes, pueden conducir a interacciones no deseadas.

Fallas de los Rodamientos

El fallo de un rodamiento puede dar lugar a una interrupción no prevista en el funcionamiento de un equipo. Cada hora que el equipo está parado como consecuencia del fallo prematuro de un rodamiento puede resultar en costosas pérdidas de producción.

El correcto seguimiento de los intervalos de lubricación y mantenimiento, y la supervisión de las condiciones de funcionamiento del rodamiento son muy importantes para conseguir su máxima duración.

El fallo de un rodamiento se puede producir por muchas razones, examinando un rodamiento dañado se puede determinar la causa y en base a esta determinación, tomar acciones preventivas que eviten su repetición.

Entre las causas más comunes de fallos en los rodamientos, tenemos:

• Sobrecalentamiento: Decoloración de las pistas, los elementos rodantes y las jaulas de dorado a azul/negro.
• Falso Brinelling: Marcas de desgaste elípticas en  las pistas alineadas axialmente en la posición de cada bola con una terminación brillante y demarcación aguda. Indica vibración externa excesiva y normalmente ocurre cuando el rodamiento es almacenado en las cercanías de equipos vibrantes tales como compresores alternativos o motores estacionarios.
• Brinelling verdadero: Ocurre cuando las cargas exceden el límite elástico del anillo. Las marcas se ven como indentaciones en las pistas que aumentan el ruido del rodamiento.
• Carga revertida: Los rodamientos de contacto angular están diseñados para aceptar cargas axiales solamente en una dirección. Cuando se cargan opuestamente, el área de contacto elíptico en el anillo exterior se ve truncada por el hombro bajo en ese lado.
• Desalineamiento: El trazo de desgaste de las bolas no es paralelo a los bordes de las pistas.
• Ajuste flojo: Deslizamiento del anillo exterior provocado por ajuste inadecuado del alojamiento.
• Ajuste apretado: Interferencia excesiva puede sobrecargar los elementos rodantes y producir un trazo de desgaste en el fondo de la pista.
• Carga excesiva: Ajustes apretados, brinelling y pre-carga inadecuada pueden también provocar tempranas fallas superficiales por fatiga de tanto los elementos rodantes como las pistas dando una apariencia de "baches" a las superficies metálicas.
• Corrosión: Manchas rojas/marrones en los elementos rodantes, pistas, jaulas o bandas son síntomas de corrosión.
• Contaminación: Síntomas son dentado de las pistas y elementos rodantes que eventualmente provocan alta vibración. Otro síntoma es rayado profundo de la pista donde grandes partículas son "aplastadas" por los elementos rodantes

Temperatura de Funcionamiento

Los rodamientos se someten a tratamientos térmicos especiales para que, en función del tipo constructivo, tengan una estabilidad de medidas hasta +120°C (determinadas series hasta +150°C)

Los rodamientos estándar hechos de aceros de temple total y de temple por corrientes de inducción tienen una temperatura máxima de funcionamiento recomendada de entre 120 y 200 °C.

Si las temperaturas de funcionamiento normales de la aplicación son superiores a la temperatura máxima recomendada, es preferible el uso de un rodamiento con una mayor clase de estabilización. Los rodamientos tratados de esta forma se suministran bajo consulta y tienen en la referencia los sufijos S1, S2, S3 y S4 ( +200°C, +250°C, +300°C, +350°C )

Para las aplicaciones en las que los rodamientos funcionan a temperaturas elevadas de manera continua, puede que sea necesario ajustar la capacidad de carga dinámica del rodamiento.

El funcionamiento satisfactorio de los rodamientos a temperaturas elevadas, también depende de si el lubricante seleccionado puede o no mantener sus propiedades de lubricación y de la adecuación de los materiales empleados para las obturaciones, jaulas, etc.