cojinetes (rodamientos y de arrastre)
Post on 09-Apr-2016
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COJINETESJEFERSON RESTREPO
EDWIN RODRIGUEZ
INTRODUCCIÓN
Los Egipcios usaron rodillos para
trasladar las grandes piedras que
constituyen las pirámides
Leonardo da Vinci fue el primero en
dibujar una pieza capaz de resolver
este problema.
QUÉ ES UN COJINETE
Un cojinete en ingeniería es la pieza
o conjunto de ellas sobre las que se
soporta y gira el árbol transmisor de
momento giratorio de una máquina.
De acuerdo con el tipo de contacto
que exista entre las piezas
(deslizamiento o rodadura), el cojinete
puede ser un cojinete de
deslizamiento o un rodamiento.
PARTES DE UN COJINETE
MONTAJE DE LOS RODAMIENTO
1. Roturas debido a montaje con golpes
MONTAJE DE LOS RODAMIENTO
Debido al entorno de operación, la falta de precisión en las
tolerancias al maquinar ejes y alojamientos, errores de
ensamble ó incluso la operación del propio equipo, los
rodamientos fallan.
Si los daños ó defectos son detectados antes de que suceda una
falla catastrófica, normalmente la reparación es mínima en
referencia a costos y tiempo de paro, únicamente se resuelve
con el cambio del rodamiento.
MONTAJE DE LOS RODAMIENTO
MANTENIMIENTO PREVENTIVO.
Los fabricantes de rodamientos proporcionan procedimientos de mantenimiento muy detallados, métodos de lubricación y procedimientos de operación para maximizar la vida de este importante elemento de la maquinaria y siguiendo estas prácticas se puede lograr una larga vida en los rodamientos. Además de estas prácticas, utilizando un "mantenimiento de precisión" se ha demostrado que es posible prolongar la vida del rodamiento. El mantenimiento de precisión prolonga la vida del rodamiento de 5 a 10 veces más que en el pasado, con muy poco esfuerzo adicional.
¿POR QUÉ EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO ES
NECESARIO PARA LAS FALLAS EN RODAMIENTOS
Los programas de mantenimiento predictivo se basan en estudios
que han determinado que el 89% de las fallas son aleatorias en
esencia y el 68% de ellas se producen inmediatamente después de la
instalación del rodamiento ó de la reparación.
Un programa eficaz de Mantenimiento Predictivo nos permite
decidir en base a la condición de operación de la maquinaria para
determinar cuándo es necesario el mantenimiento y/o el reemplazo
de los rodamientos.
Un programa efectivo de mantenimiento predictivo reconoce tres
etapas fundamentales las cuales son: Detección, Análisis y
Corrección.
Fase de Detección:
Es la fase más importante, ya que se utiliza para identificar
posibles fallas ó fallas incipientes en la maquinaria. Un programa
efectivo de Mantenimiento Predictivo identificará estas fallas con
suficiente anticipación para reemplazar los rodamientos ó
mejorar la salud de la maquinaria, antes de que se produzca una
falla catastrófica. La fase de detección identifica cualquier falla
potencial en rodamientos. Entre más rápido se realicen estas
inspecciones más equipos pueden ser protegidos, dando como
resultado un programa mucho más efectivo.
Fase de Análisis:
La fase de Análisis podrá exigir pruebas adicionales ó incluso otra
tecnología para determinar la gravedad y/o la causa raíz de la
falla. La fase de análisis generalmente toma la mayor parte del
tiempo del programa de Mantenimiento Predictivo. Si se toma
suficiente información durante la fase de detección para elaborar
un análisis preciso, esto desperdiciaría tiempo valioso durante el
proceso de detección. Esto efectivamente reduce el número de
equipos capaces de inspeccionar ó requiere de más intervención
del hombre para realizar esta tarea. Esto da como resultado
menos efectividad en el programa de Mantenimiento Predictivo.
Fase de Corrección:
Esta fase requiere reemplazar o reparar las fallas y verificar la corrección de estas con instrumental especialmente diseñado para este fin. Este es también el momento ideal para corregir la causa de la falla, es decir, encontrar la causa raíz.
Instrumentos Para el Mantenimiento Predictivo
Un instrumento efectivo debe ser portátil, ligero, realizar pruebas repetitivas, realizar pruebas no destructivas y no intrusivas. Sin embargo, no existe medición única ó tecnología que proporcione una visión dentro de las fallas en rodamientos al 100%. Más aún, muchas de las técnicas disponibles son especiales para la detección de estas fallas, pero tienen una capacidad limitada para identificar otros problemas en la maquinaria.
Métodos de análisis de fallas de los rodamientos
•Chequeo del ruido
•Chequeo de la temperatura de operación
•Chequeo del lubricante
•Sistema de emisión acústica (acoustic emission) de diagnosis de
anormalidad.
Está demostrando ser una herramienta muy
efectiva para identificar fallas incipientes en la Fase
de Detección del PdM.
ESA también tiene la capacidad de detectar fallas
dentro del sistema de motor, como son barras rotas
del rotor, excentricidad del rotor, cortos entre vueltas
del devanado, etc. y estas fallas no pueden ser detectadas
con análisis de vibraciones.
Se ha documentado que el método más eficaz para determinar la
gravedad de las fallas de los elementos rodantes del rodamiento es
determinando la frecuencia de la señal generada por la falla.
El Análisis de la firma eléctrica (ESA) (Electrical
Signature Analysis - ESA).
Etapa 1: (10-20% de vida útil)
El agrietamiento por debajo de la superficie de rodadura ocurre durante la
Etapa 1 de una falla de rodamientos, generando ondas de Stress de muy
baja amplitud en el rango de 300 a 500 kHz. Los sensores especiales y
técnicas de procesamiento de señal, han demostrado con éxito la
identificación de las fallas tan temprano como la Etapa 1. Sin embargo, en la
mayoría de las aplicaciones la detección del proceso de falla es inicial y la
detección visual es imperceptible, y esto resulta difícil de determinar.
Esta es también una técnica especializada que requiere de tecnología
especializada, con retorno limitado. Se estima que cuando existe una falla
en la Etapa 1, el 80% aproximadamente de la vida útil del rodamiento se
ha gastado.
Etapa 2: (Vida útil 5-10%)
Como la falla va empeorando, el agrietamiento en la pista de rodadura
comienza a extenderse hacia la superficie y causa corrosión microscópica en
la superficie del componente averiado
En una etapa temprana como la dos se genera corrosión microscópica
ocasionando que los componentes de los rodamientos lleguen a vibrar a
sus frecuencias naturales y propias de estos. Las frecuencias naturales son
en el rango de 30 a 60 KHz.
Existen técnicas especializadas de medición, tales como Método de
Impulsos de Choque (Shock Pulse Method-SPM), factor cresta y técnicas
de Ultrasonido esta se basan en la frecuencia natural del sensor de
vibración resonante. La operación del transductor en la resonancia
amplifica señales muy pequeñas del defecto dentro de un rango utilizable.
El Análisis de la Firma Eléctrica (ESA) suele identificar fallas de rodamientos
en la Etapa 2 En algunos casos la ESA identifica las fallas de una forma
temprana y más efectiva con respecto al análisis de vibraciones.
ESA identifica fallas en las maquinas mediante la localización de los picos del
espectro de las líneas de frecuencia (normalmente 50 a 60 Hz) en torno a
una frecuencia central.
Cuando las señales aparecen en el rango de 500 a 2000 Hz, el rodamiento
es ahora una falla temprana, es decir, Etapa 2.
Etapa 3: (1-5% de vida útil)
En esta etapa la falla del rodamiento continua y las grietas presentes
empeoran, se generan rebabas, desprendimiento y posiblemente agujeros u
otros defectos que se producen en la superficie del componente averiado.
Estos son los defectos son perceptibles y conocidos para el personal de
mantenimiento. Esta es la condición en la que el defecto se puede observar
visualmente cuando los rodamientos son inspeccionados. Esta es la Etapa
en la que se puede escuchar 16-20 kHz el ruido procedente del rodamiento.
Etapa 4: (1% - 1 resto de la vida útil)
A medida que la falla empeora, aparecen múltiples grietas, agujeros,
rebabas, etc. Los elementos rodantes se puede deformar y la jaula se puede
desintegrar.
Cuando las frecuencias anteriores desaparecen y el ruido de fondo del
espectro o la señal a 1X de la velocidad se incrementa, se recomienda
detener la máquina inmediatamente, considerando que el rodamiento está
sujeto fallar por completo en cualquier momento
NSK BEARING DOCTOR
DIAGNÓSTICO RÁPIDO DE FALLAS EN RODAMIENTOS
El rodamiento se torna
inutilizable cuándo sufre fallas
prematuras debido al manejo
inadecuados de procedimientos
de mantenimiento
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS
Y ACCIONES CORRECTIVAS
Se pueden utilizar los rodamientos correctamente cuidados por
un largo periodo, en general, hasta la vida de fatiga, sin embargo,
hay casos de ocurridos inesperadamente rápidos que no permiten
la utilización continuada. Estos ocurridos prematuros con relación
a la vida de fatiga, son los límites de uso, naturalmente
denominados de quiebras o accidentes que en su gran mayoría
tienen como causas: falta de cuidado en la instalación, utilización y
lubricación; penetración de partículas ajenas del exterior y no
considerar la influencia del calor en el eje y alojamiento.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
DESCAMACIÓN
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• Cuando un rodamiento gira
con carga, ocurre la salida de
material por la fatiga del
acero en las superficies de
los elementos rodantes o las
superficies de las pistas de
los anillos interno y externo.
• Carga excesiva.
• Falla en la instalación
(desalineamiento)
• Carga de momento.
• Contaminación por partículas, o por
agua.
• Lubricación deficiente, lubricante
inadecuado.
• Juego incorrecto.
• Deficiencia en la precisión del eje y
del
alojamiento.
• Consecuencia
• Reconfirmar la especificación del
rodamiento y chequear las condiciones de
carga.
• Mejorar el sistema de instalación.
• Mejorar el método de sellado, prevenir
la oxidación durante las paradas.
• Utilizar lubricantes con viscosidad
adecuada, mejorar el método de
lubricación.
• Chequear la precisión del eje y del
alojamiento.
• Chequear el juego interno del
rodamiento.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
DESCAMACIÓN
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
DESGASTE O DESCASCARADO LIGERO (PEELING)
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• Áreas de pequeños puntos o
áreas opacas surgen en las
superficies junto con desgaste
ligero de las pistas y elementos
rodantes. Con la salida del
material, surgirá posteriormente,
la descamación.
• Lubricante inadecuado.
• Contaminación por partículas de la
lubricación.
• Falta de lubricación.
• Problema de viscosidad del
lubricante.
• Seleccionar el lubricante correcto.
• Mejorar los mecanismos de sellado.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
DESGASTE O DESCASCARADO LIGERO (PEELING)
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
RAYADURAS
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• En la superficie de la pista y de los
cuerpos rodantes.
• En forma espiral, en la pista del
rodamiento axial de bolas.
• En la lateral del rodillo y en la
lateral del guía del reborde.
• Deficiencia en la lubricación en la
partida, consistencia de la grasa muy
alta, aceleración de partida muy alta.
• Los anillos no están paralelos,
velocidad
de giro excesiva.
• Deficiencia en la lubricación,
deficiencia
en la instalación , carga axial
excesiva.
• Utilizar grasas menos consistentes,
evitar la aceleración repentina.
• Corrección de la instalación ,
adecuar la precarga , seleccionar el
tipo de rodamiento más adecuado.
• Seleccionar el lubricante adecuado,
corregir la instalación.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
RAYADURAS
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
ADHERENCIA POR PATINAJE (DESLIZAMIENTO)
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• Adherencia por patinaje es el daño
a la superficie de las pistas y
elementos rodantes provocado por
el rompimiento de la película de
lubricación y/o patinaje
(deslizamiento) entre pista y
elemento rodante.
• Alta velocidad y baja carga.
• Aceleraciones y desaceleraciones
repetitivas .
• Lubricante inadecuado.
• Entrada de agua.
• Aumentar la precarga.
• Optimizar el juego.
• Utilizar lubricantes con viscosidad
adecuada.
• Mejorar el método de lubricación.
• Mejorar los mecanismos de
sellado.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
ADHERENCIA POR PATINAJE (DESLIZAMIENTO)
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
FRACTURAS
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• Anillo interno o anillo externo
partidos.
• Cuerpos rodantes partidos
• Reborde con astillas.
• Fracturas se refiere a pedazos
pequeños que se parten del
rodamiento.
• Impacto durante el montaje
• Carga excesiva
• Mal manejo como la caída del
rodamiento al piso.
• Mejorar el método de montaje
usando calentador de inducción y
herramientas adecuada. No usar
martillo directamente al rodamiento.
• Reconsiderar las condiciones de
carga
• Ofrecer suficiente respaldo a la
pestaña del rodamiento.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
FRACTURAS
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
RAJADURAS Y GRIETAS
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• Rajaduras en la pista del aro
o en los elementos rodantes.
• Uso continuo en estas
condiciones resultan a
rajaduras mayores o
fracturas.
• Grietas son rajaduras
ligeras en la superficie
• Interferencia excesiva.
• Carga excesiva, carga de choques.
• Progresión de la descamación.
• Generación de calor y corrosión por
contacto.
• Generación de calor por deslizamiento.
• Deficiencia en el ángulo del eje cónico.
• Deficiencia en la circularidad del eje.
• Radio del asiento muy largo.
• Corregir la interferencia.
• Verificar las condiciones de
carga.
• Mejorar el método de
instalación.
• Utilizar un perfil apropiado
para el eje.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
RAJADURAS Y GRIETAS
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
JAULA DAÑADA
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• Daños a la jaula incluyen
deformación de la jaula, fracturas
y deterioro.
• Fractura del pilar de la jaula.
• Deformación de la lateral.
• Deterioro en la superficie de la
ventana.
• Deterioro de la superficie del
anillo guía.
• Falla en la instalación
(desalineamiento).
• Falla de manejo.
• Carga de momento elevada.
• Impactos o grandes vibraciones.
• Rotación excesiva, aceleraciones
o desaceleraciones repetitivas.
• Falla de lubricación.
• Aumento de la temperatura.
• Verificar el método de la
instalación.
• Verificar la temperatura,
velocidad y condiciones de carga.
• Reducir la vibración.
• Selección del tipo de jaula.
• Selección del método de
lubricación y lubricante.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
JAULA DAÑADA
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
PITTING (CRÁTERES PEQUEÑOS)
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• La superficie de los elementos
rodantes o la superficie de la
pista presentan muchos cráteres
pequeños de color oscuro
• Contaminación por impurezas.
• Rodamiento o lubricante
expuestos al medio ambiente.
• Fallas en la lubricación.
• Mejorar el sistema de sellado.
• Filtrar el aceite lubricante.
• Utilizar el lubricante correcto.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
PITTING (CRÁTERES PEQUEÑOS)
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
DETERIORO (DESGASTE)
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• Deterioro de la superficie por
fricción de deslizamiento entre la
superficie de la pista, elementos
rodantes, rodillos y laterales,
rebordes, casillas de la jaula, etc.
• Entrada de impurezas.
• Progresión de la oxidación y de
la corrosión eléctrica.
• Lubricante deficiente.
• Deslizamiento causado por
movimiento irregular de los
elementos.
• Mejorar el sistema de sellado.
• Limpiar el alojamiento.
• Verificar el lubricante y el
método de lubricación.
• Prevenir el desalineamiento.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
DETERIORO (DESGASTE)
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
AGARROTAMIENTO (GRIPAMIENTO)
Tipo de Falla Causas Posibles Acciones Correctivas
• El sobrecalentamiento provoca
cambio de color en el
rodamiento. Consecuentemente,
los anillos, elementos rodantes y
jaula se suavizan y se deforman,
causando daños. Además, el
sobrecalentamiento puede
eliminar el juego interno,
causando agarrotamiento
(gripamiento).
• Falla en la lubricación.
• Exceso de carga (exceso de
recarga).
• Alta velocidad.
• Juego interno muy pequeño.
• Entrada de agua y
contaminantes.
• Mala precisión del eje y
alojamiento.
• Reestudiar el ajuste y juego
interno del rodamiento.
• Lubricar con volumen y
lubricante
adecuados.
• Verificar la precisión del eje y
alojamiento.
• Mejorar el método de
instalación.
FALLAS EN LOS RODAMIENTOS:
AGARROTAMIENTO (GRIPAMIENTO)
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: SUCIEDAD
SUCIEDAD EN EL CIRCUITO
DE LUBRICACIÓN
Recomendación: Al reparar el
motor, limpiar cuidadosamente
todo el circuito de lubricación
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: SUCIEDAD
SUCIEDAD EN EL RESPALDO
DEL COJINETE
Recomendación: limpiar
cuidadosamente los alojamientos
donde se van a asentar los
cojinetes, antes de montar los
mismos.
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: FALTA DE LUBRICACIÓN
FALLO EN EL CIRCUITO DE
LUBRICACIÓN
Recomendación: debe verificarse
cuidadosamente el circuito de lubricación
para encontrar la causa del fallo, que
puede ser un conducto de lubricación
obstruido, un cojinete mal posicionado,
fallo en el funcionamiento de la bomba,
etc.
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: FALTA DE LUBRICACIÓN
FALTA DE LUBRICACIÓN
Recomendación: vigilar posibles pérdidas
de aceite por los retenes y sustituirlos en
caso necesario.
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: ERRORES DE MONTAJE
COJINETE INVERTIDO
Recomendación: extremar las precauciones durante el montaje de nuevos cojinetes, comprobando la correcta posición de cada uno de ellos
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: ERRORES DE MONTAJE
OTROS ERRORES DE
MONTAJE
Recomendación: se revisará
que todos y cada uno de los
componentes del motor están
montados correctamente
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: ERRORES DE MECANIZADO DE LOS COMPONENTES.
ALOJAMIENTO MAL
RECTIFICADO (FACETADO
O POLIGONAL)
Recomendación: verificar el
correcto rectificado de eje y
alojamiento
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: ERRORES DE MECANIZADO DE LOS COMPONENTES.
ERRORES DE FORMA DEL EJE: CÓNCAVO, CONVEXO O CÓNICO
Recomendación: utilizar una muela de rectificar en perfecto estado para conseguir una correcta geometría del cigüeñal
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: ERRORES DE MECANIZADO DE LOS COMPONENTES.
DESALINEACIÓN ENTRE
EJE Y ALOJAMIENTO
Recomendación: las
tolerancias de mecanizado del
bloque y del cigüeñal deben
ser las especificadas por el
fabricante del motor
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: ERRORES DE MECANIZADO DE LOS COMPONENTES.
APRIETE INSUFICIENTE
Recomendación: verificar que
las medidas del alojamiento y
el par de apriete son las
recomendadas por el
fabricante.
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: SOBRECARGA
SOBRECARGA: se produce el daño por fatiga del material.
Recomendación: revisar que las holguras de ensamblaje, y el material del cojinete sean los especificados para la aplicación. También es importante respetar las condiciones de puesta a punto del motor
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: CORROSIÓN
CORROSIÓN: Un aceite en mal estado puede dañar la superficie del cojinete.
Recomendación: utilizar el aceite recomendado por el fabricante, así como efectuar los cambios de aceite que se determinen en el manual de mantenimiento del vehículo.
CAUSAS DE FALLOS EN LOS COJINETES
DE FRICCIÓN: CAVITACIÓN
CAVITACIÓN: la presión de aceite
disminuye localmente y se originan
burbujas de vapor
Recomendación: verificar que las
condiciones de lubricación, como la
presión, el caudal y el tipo de aceite
se ajusten a las exigidas por el
fabricante del vehículo
BIBLIOGRAFÍA
http://www.ntn-snr.com/group/es/es-
es/index.cfm?page=/group/home/technique_roulement/vocabulaire/histoire
http://www.nb-cofrisa.com/docs/web_fallos_esp.pdf
http://www.uesystems.eu/es/aplicaciones/inspeccion-de-rodamientos-y-lubricacion/
http://www.nskamericas.com/cps/rde/xbcr/na_es/NSK_BearingDoctor_Catalogo_de
_Fallas.pdf
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