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Los enemigos de los rodamientos: prevención de causas comunes de daños en sistemas de rodamientos Los "enemigos" de los rodamientos son una serie de condiciones que pueden causar daños en los sistemas de rodamientos y provocar el fin prematuro de su vida útil. Cuando un rodamiento no llega al final de su vida útil, suele ser por una o varias de estas causas Las cuatro causas más comunes son:  Lubricación inadecuada  Contaminación  Sobrecarga  Manipulación e instalación inadecuadas Estas condiciones afectan a una gran variedad de tipos de rodamientos, incluidos los rodamientos cilíndricos, esféricos, de agujas, cónicos y de bolas. El daño en los rodamientos de la maquinaria industrial puede tener unas consecuencias significativas, entre las que se incluyen las siguientes:  Lesiones del personal de la planta  Disminución de la eficiencia operativa  Costes de reparación o sustitución de rodamientos  Costes de reparación o sustitución de otros componentes -como alojamientos y ejes- que pueden resultar dañados a consecuencia del mal funcionamiento de los rodamientos a través de vibraciones o de temperaturas elevadas  Períodos de inactividad inesperados de los equipos Para garantizar la máxima vida útil de los rodamientos y evitar las graves consecuencias derivadas de su mal funcionamiento, es importante que los técnicos y los directores de las plantas sepan cómo deben controlar y evitar las circunstancias que provocan daños en los rodamientos. Lubricación inadecuada La mayor parte de los daños de los rodamientos se deben a una lubricación inadecuada, que se puede clasificar en ocho categorías básicas: lubricación excesiva, lubricación insuficiente, especificación incorrecta, mezcla o incompatibilidad de lubricantes, sistemas e intervalos de lubricación incorrectos, deterioro de grasas o aceites, contaminación por acción del agua y contaminación por residuos. Trabaje con el fabricante del equipo original y con el proveedor de rodamientos para especificar la cantidad, el tipo, el grado, el sistema de suministro, el ciclo de reposición, la viscosidad y los aditivos adecuados del lubricante. Los lubricantes deben adaptarse a cada tipo de rodamiento en función de determinados factores, como los antecedentes, la carga, las velocidades, los sistemas de retención, las condiciones de servicio y la esperanza de vida útil. Los fabricantes o los distribuidores deben proporcionar recomendaciones detalladas sobre condiciones de almacenamiento, tiempo máximo de almacenamiento, sistemas de suministro, niveles de filtración y otras precauciones. Se recomienda consultar con el fabricante o con el distribuidor si se produce cualquier cambio en las condiciones durante el tiempo de funcionamiento, por insignificante que pueda parecer. La mezcla de diferentes grados y marcas de grasas o aceites puede tener consecuencias desastrosas. Los lubricantes deben ser totalmente compatibles para funcionar correctamente a lo largo del tiempo. Algunos lubricantes no pueden mezclarse con otros debido a una serie de diferencias significativas en cuanto a su formulación química (agentes espesantes, aceites base, aditivos, etc.). Antes de cambiar de lubricante, se debe consultar siempre con el proveedor correspondiente para asegurarse de que sea compatible. En algunos casos, puede ser necesario realizar una prueba especial. Si el proveedor le confirma que puede realizar el cambio, deje pasar un tiempo suficiente para que se elimine del sistema todo el lubricante antiguo. También puede ser un buen momento para revisar el estado de las líneas, de los conectores, de los distribuidores y de las bombas y los sellos y tomar las medidas correctivas necesarias.

Una vez seleccionado y aplicado el lubricante, hay que controlar siempre tanto el lubricante como los rodamientos para detectar posibles señales de alarma. Un método habitual de control es la monitorización periódica o continua de la temperatura. Si los rodamientos funcionan a una temperatura superior a 82 ºC (180 °F), tenga en cuenta que se puede reducir drásticamente la vida útil del aceite (incluso si se utilizan inhibidores de la oxidación). Una temperatura de funcionamiento elevada puede estar causada por una elevada temperatura ambiente o de procesos o por condiciones de funcionamiento extremas que aumenten la fricción de la superficie de contacto de los rodillos. Una temperatura ambiente muy baja también afecta a los lubricantes, ya que produce un aumento de su espesor y, por tanto, una posible circulación inadecuada del lubricante. Póngase en contacto con el proveedor del rodamiento para que le informe sobre el intervalo aceptable de temperaturas de funcionamiento. Se pueden producir daños en los rodamientos si su lubricación es inadecuada por cualquier motivo. El aspecto de los rodamientos es muy variado en función de los daños que hayan sufrido. Se pueden observar cuatro niveles de daños progresivos:  La decoloración es un oscurecimiento del metal que se produce debido a un contacto entre metales que provoca un aumento excesivo de la temperatura del rodamiento. Concretamente, se debe comprobar si hay decoloración en las pistas y en los rodillos. En los casos menos graves, la decoloración de las superficies de rodamiento se debe a manchas producidas por el lubricante. En los casos más graves, la decoloración se produce en el propio metal a causa de una temperatura elevada.  El rayado o descascarillado de cualquier tipo o grado es indicador de un problema grave de lubricación que requiere una atención inmediata. Se debe comprobar si el metal tiene marcas o está descascarillado.  El rayado localizado se debe a una elevación de temperatura localizada, a la ruptura de la película lubricante y al contacto mecánico directo entre los componentes. En los rodamientos de rodillos cónicos, estos daños se podrían manifestar como un rayado del extremo del rodillo de mayor tamaño y de la pestaña de guía de los anillos.  Se puede producir un cierre total del rodamiento cuando una elevada temperatura localizada o un desgaste continuado provocan un cambio significativo en la geometría original del rodamiento o en su holgura interna. El resultado puede ser el deslizamiento oblicuo de los rodillos, la destrucción de la jaula, la transferencia de metal, el aumento del par motor o la pérdida de potencia y el gripado total del rodamiento (Figura 1).

Figura 1: rodamiento completamente gripado por una generación excesiva de calor

Si se observa cualquiera de estas condiciones, se debe consultar con un ingeniero de servicio para poder determinar el estado del equipo, del lubricante y del rodamiento y realizar un análisis del origen de los daños. En la mayoría de los casos, es necesario reparar los rodamientos para poder volver a instalarlos y utilizarlos. Contaminación La entrada de partículas extrañas es otra causa común de problemas en los rodamientos. Las partículas extrañas (de polvo, suciedad o residuos), por pequeñas e insignificantes que sean, pueden afectar a la película de aceite, dañando la superficie de los rodamientos y reduciendo su vida útil. El agua es especialmente nociva para los lubricantes. Una cantidad de tan solo un uno por ciento de agua en la grasa o en el aceite puede tener un impacto significativo en la duración de un rodamiento. Los sellos son esenciales para garantizar la protección contra la contaminación. Para empezar, es importante elegir los sellos adecuados. Se debe consultar con los fabricantes para asegurarse de que el sello sea adecuado para la aplicación. El proveedor tendrá que conocer el rendimiento del equipo, los requisitos de montaje, el sistema de lubricación, la orientación de los ejes y otros factores medioambientales. Hay ciertos elementos esenciales, como el tipo de sello, su sistema de montaje y los materiales con los que está fabricado. Sugerencias generales para la selección y el mantenimiento de los sellos:  Utilice únicamente sellos adecuados para las condiciones medioambientales y de funcionamiento de la maquinaria.  Utilice tapas externas u otros procedimientos para evitar que se acumulen residuos en los sellos o alrededor de ellos.  Compruebe regularmente el estado de los sellos de labios radiales (flexibilidad, endurecimiento o agrietamiento) y el contacto con el eje.  Busque señales de fuga y sustituya los sellos dañados lo antes posible.  Evite una purga de grasa excesiva en los sellos de labios. Los labios del sello pueden perder contacto y eficacia.  Tenga cuidado al utilizar equipos de pulverización por aire comprimido, vapor o agua para la limpieza externa periódica. Muchos sellos rotativos no están diseñados para resistir la acción del vapor o la acción directa de los sistemas de pulverización de alta presión. Es muy fácil dañar los sellos y permitir la entrada de contaminantes en los equipos.  Al desmontar equipos de gran tamaño, no se deben utilizar cadenas, cables metálicos ni eslingas sucias que puedan rayar las superficies de sellado.  Si las superficies de fricción están desgastadas, se deben rectificar de acuerdo con las especificaciones originales de acabado y diámetro. A continuación se indican tres prácticas recomendadas para reducir la contaminación:  Cuando se retiran los rodamientos para someterlos a una inspección, se deben lavar y secar. Después de lavarlos y secarlos - o cada vez que se almacenan -, se deben cubrir con aceite u otro conservante y envolver en papel protector.  Se deben tomar regularmente muestras de aceite o grasa para examinarlas. Lo ideal es que las propiedades del aceite o de la grasa sean constantes. Si se observan partículas sólidas, habrá que determinar su posible origen y tomar las medidas correctivas oportunas.  Es mejor no confiar exclusivamente en los filtros para controlar la contaminación. En entornos duros, en los que los filtros pueden estar sometidos a un uso intensivo, los técnicos deben realizar una cuidadosa planificación de inspecciones o sustituciones regulares de los elementos de los filtros. Se pueden producir diversos daños si los rodamientos se contaminan con partículas extrañas. Por ejemplo, la presencia de partículas finas extrañas en el rodamiento puede provocar un desgaste abrasivo excesivo. La arena, los metales finos procedentes de operaciones de torneado o mecanización y los metales finos o los carburos de los engranajes pueden desgastar o alisar los elementos rodantes y las pistas. El desgaste abrasivo también puede afectar a otros elementos de maquinaria o acelerar el desgaste de los sellos y reducir el rendimiento. Una limpieza inicial inadecuada de los alojamientos y de las piezas, una filtración ineficaz o un mantenimiento inadecuado de los filtros pueden permitir la acumulación de partículas abrasivas. La circulación de partículas duras a través del rodamiento puede causar picaduras y grietas en los elementos rodantes y en las pistas. Las virutas metálicas o las partículas grandes de suciedad que quedan depositadas tras el uso de los equipos debido a una limpieza inadecuada de los alojamientos pueden originar daños prematuros por fatiga. Algunas de las causas de la contaminación interna por residuos son el desgaste de engranajes, ranuras, sellos, embragues, frenos y juntas, la limpieza incorrecta de los alojamientos y la presencia de componentes dañados o astillados. Estas partículas duras viajan dentro del lubricante a través del rodamiento y acaban desgastando las superficies. El metal extraído alrededor de las abolladuras que actúan como elevadores de la tensión de superficie causa un astillamiento prematuro y reduce la duración del rodamiento.

El ranurado se debe a un desgaste extremo causado por virutas o partículas de metal. Estos agentes contaminantes que se alojan en el material de jaula blando pueden crear ranuras en los elementos rodantes (Figura 2). Esta situación da lugar a una deformación de la superficie de contacto de rodadura y puede reducir la vida útil del rodamiento.

Figura 2: el alojamiento de grandes partículas contaminantes en el material de jaula blando puede provocar daños de ranurado

El grabado o la corrosión es uno de los problemas más graves que afectan a los rodamientos (Figura 3). El acabado de superficie controlado en las pistas y en los elementos rodantes hace que sean susceptibles de daños de corrosión causados por la humedad y el agua si no se protegen debidamente. El grabado suele estar causado por una acumulación de vapor condensado en el alojamiento del rodamiento debida a cambios de temperatura o a condiciones de almacenamiento inadecuadas. Los equipos que están inactivos durante períodos de tiempo significativos pueden sufrir este tipo de daño, que es muy perjudicial y que puede producir rápidamente daños de astillamiento graves.

Figura 3: el aro interior de este rodamiento cilíndrico presenta daños de grabado y corrosión

Sobrecarga La sobrecarga se produce cuando se fuerzan los rodamientos más allá de los límites de diseño evaluados en lo referente a la carga, la velocidad o la temperatura. Cuanto mayor es la sobrecarga, más se reduce la duración del rodamiento. Los componentes circundantes también se pueden ver afectados. En casos extremos, puede llegar a producirse una fractura de los componentes del rodamiento. Aunque la sobrecarga puede producirse por un uso inadecuado, también se puede deber al uso de un diseño de rodamiento inadecuado para la aplicación. Para elegir el tipo de rodamiento más adecuado para cada aplicación, el fabricante del equipo original y el fabricante del rodamiento deben tener en cuenta la temperatura de funcionamiento, la frecuencia de cambio de temperatura, el tipo y el grado de contaminación potencial, la aceleración y las velocidades de funcionamiento y la vibración, entre otros factores. Algunas posibles señalas de sobrecarga son el ruido o la vibración, la elevación de la temperatura del sistema, la presencia de virutas metálicas en el lubricante y en los filtros y la disminución del rendimiento del sistema. Un indicador de sobrecarga es el astillamiento por fatiga, es decir, el descascarillado o la descamación del rodamiento (Figura 4). El astillamiento se produce principalmente en las pistas y en los elementos rodantes del rodamiento.

Figura 4: el aro interior de este rodamiento de bolas muestra daños de astillado por fatiga extrema que han provocado una fractura

Otros indicadores de sobrecarga:  Fractura del rodillo (Figura 5)  Descascarillado  Fractura del compartimento inferior del aro exterior  Líneas duras o muestras de deformación plástica en bordes de rodillos y áreas de contacto de pistas de rodadura sin estrías. Estas líneas son negras y se pueden notar pasando por encima una uña o un instrumento afilado  Deformación de metal en las muescas de las pistas de rodadura con estrías

Figura 5: la sobrecarga de este rodamiento de rodillos cilíndricos ha provocado la fractura de la superficie del rodillo

Si se observa cualquiera de estas señales de daños por sobrecarga, se deben reparar o sustituir los rodamientos para evitar más daños y consecuencias más graves.

Manipulación e instalación inadecuadas Los técnicos deben asegurarse de utilizar los métodos y las herramientas adecuados al manipular e instalar rodamientos. Los rodamientos son componentes de alta ingeniería e incluso las más leves abolladuras o ranuras pueden afectar a su rendimiento y fiabilidad. Hasta que están listos para instalarlos, deben estar guardados en su envoltorio protector anticorrosivo. Muchos casos de daños prematuros en los rodamientos se deben a prácticas de almacenamiento inadecuadas. Siempre se deben usar herramientas limpias en un entorno limpio. No se debe retirar el conservante del rodamiento. Un error común es eliminar el conservante aplicado por el fabricante del rodamiento y retirar el embalaje protector. Si debe sacar el rodamiento de su embalaje original por cualquier motivo, aplique conservantes y asegúrese de que las piezas estén bien envueltas. El equipo de atención al cliente del fabricante del rodamiento puede ofrecer información sobre prácticas recomendadas. También es importante tener registros. Se debe tener un registro de toda la actividad de mantenimiento en el que conste la información de fecha, modelo y número de serie del equipo, conjunto de rodamiento y número de serie (si procede) y fabricante. Se deben incluir comentarios referentes a reacondicionamiento de ejes o alojamiento y otros componentes que se hayan sustituido. Estos registros pueden ser esenciales para establecer tendencias de rendimiento de los rodamientos, definir intervalos de servicio y planificar el mantenimiento futuro. Los registros también son la línea de base para la solución de problemas de rendimiento de los equipos y para el análisis de daños de los rodamientos relacionados. Para evitar daños en los componentes de los rodamientos - especialmente en las jaulas - se deben utilizar dispositivos y métodos adecuados durante la manipulación y a lo largo del proceso de instalación (Figura 6). Las jaulas suelen estar hechas de acero bajo en carbono, bronce o latón y, si se manipulan o instalan de forma incorrecta, pueden dañarse fácilmente y causar problemas prematuros de rendimiento de los rodamientos.

Figura 6: la pista interna de este rodamiento de rodillos esféricos muestra una fractura en una pequeña pestaña provocada por el uso de herramientas de instalación inadecuadas

Si no se retiran con cuidado las pistas externas de los alojamientos o de los cubos de rueda, se pueden producir rebabas o puntos sobresalientes en los asientos de las pistas externas. Si se realizan cortes o perforaciones en la superficie del asiento del alojamiento con una herramienta, se quedarán áreas levantadas alrededor de la muesca. Si los puntos sobresalientes no se rectifican antes de volver a instalar la pista externa (raspándolos o puliéndolos), se transferirán a través de la pista externa y provocarán otros puntos sobresalientes en el diámetro interior de la pista externa. Esto aumenta la tensión de contacto de rodamiento local y puede provocar una disminución de la resistencia a la fatiga,

astillamientos localizados o, en condiciones extremas, fracturas de componentes. Algunos efectos inmediatos de las identaciones y de los cortes profundos son la aspereza, la vibración y el ruido del rodamiento. A continuación se indican algunos tipos específicos de daños que se pueden derivar de una manipulación, instalación o extracción inadecuadas. Todos pueden ser daños muy graves. Si se detecta cualquiera de estos daños, se debe sustituir o reparar el componente e identificar el origen del daño.     

Abolladura del aro exterior Fractura de pestaña del aro interior Rotura de pestaña de pista externa Ranurado de espacio de rodillo Abolladura o depresión en las pistas de rodadura (hendiduras)

Lo primero que hay que hacer a la hora de instalar un rodamiento es prestar mucha atención al montaje, a la alineación y al ajuste del rodamiento. En lo referente al montaje del rodamiento, se deben seguir las recomendaciones del fabricante para garantizar un rendimiento adecuado. También es importante realizar una alineación adecuada durante la instalación, ya que un rodamiento con defectos de alineación estática reduce la vida útil del rodamiento si se excede su capacidad. La reducción de la vida útil dependerá del grado de desalineación. Si la desalineación es excesiva, la distribución de la carga en el rodamiento no se realizará a lo largo de los elementos de rodadura y de las pistas de la forma prevista, sino que se concentrará en una sola porción de los rodillos o de las bolas y las pistas, lo que podrá dar lugar a una fatiga prematura del metal. Las superficies de empalme, los asientos y hombros y las muescas y curvas correspondientes tienen las dimensiones necesarias para un apoyo y una transmisión de fuerzas adecuados. Deben encontrarse dentro de los límites establecidos por el fabricante del rodamiento. El ajuste del rodamiento incluye una asignación adecuada de holgura radial interna libre y de montaje, juego axial o, en algunos equipos, precarga axial. Una holgura incorrecta puede causar diversos problemas, entre los que se incluyen el aumento del par motor, tensión, daños en la jaula o sobrecalentamiento. Conclusión Actualmente, es menos frecuente que se produzcan daños a gran escala en los rodamientos gracias a las mejoras que se han producido tanto en el diseño de la maquinaria como en la educación y formación de los fabricantes de equipos originales y de los usuarios. También está aumentando cada vez más la diligencia de los operadores en la manipulación, el control y el mantenimiento de los equipos, de los lubricantes y de los asientos. Sin embargo, sigue siendo igualmente importante comprender las causas principales de los daños en los rodamientos y averiguar cómo se pueden evitar. Se deben tomar las precauciones necesarias para lubricar correctamente los rodamientos, protegerlos de la contaminación, evitar la sobrecarga y manejarlos e instalarlos de forma adecuada. Dichas medidas permiten proteger estos componentes industriales esenciales de los daños, aumentar su tiempo de actividad, prolongar su vida útil y realizar una operación financiera más rentable.

Señales de deterioro del rodamiento Advertencias de los rodamientos dañados:  Vibraciones – se pueden percibir manualmente o mediante un analizador de frecuencias  Ruidos anormales  Desplazamiento de la línea central rotatoria  Aumento de la temperatura de funcionamiento  Olores extraños  Deterioro o decoloración o presencia de metal en el lubricante  Fuga de lubricante  Detección visual durante tareas de mantenimiento rutinarias Por Russell Folger, Jerry Rhodes y David Novak, The Timken Company

Russell Folger, director de ingeniería de industrias móviles; Jerry Rhodes, director general de ingeniería de industrias de procesos y calidad eólica; David Novak, director de ingeniería de servicio global en The Timken Company. Fotografías: The Timken Company TIMKEN tel. 91 4111441 www.timken.com