Austin Bonnett
Austin Bonnett Engineering LLC
La finalidad de este artículo es proporcionar fundamentos suficientes sobre los rodamientos para que los responsables por la aplicación, operación, mantenimiento y reparación de los motores eléctricos puedan tomar las medidas necesarias para minimizar los fallos prematuros y mejorar la posibilidad de que de los rodamientos duren hasta el “final de la vida útil”, que normalmente se denomina L10.
I. Fundamentos de los rodamientos
Los cinco tipos de rodamientos de elementos rodantes más comúnmente empleados en los motores eléctricos industriales se pueden agrupar de la siguiente forma:
- Rodamientos rígidos de bolas
- Rodamientos de bolas de contacto angular
- Rodamientos axiales de bolas
- Rodamientos axiales de rodillos esféricos
- Rodamientos de rodillos cilíndricos
(Ver Figura 1).
Cada uno de ellos tiene características únicas, y cuando se reemplace un sistema de rodamientos, es crítico que los rodamientos nuevos sean “los mismos” a menos que se determine que la aplicación de los rodamientos es incorrecta. El reemplazo puede causar serios problemas de aplicación que podrían conducir a fallos prematuros de los rodamientos.
Los sistemas de lubricación requeridos para cada uno de estos diferentes tipos de rodamientos pueden variar. Algunos pueden estar lubricados con aceite y otros con grasa o pueden que estén sellados y que no requieren lubricación adicional. Otros pueden estar protegidos o abiertos y requieren grasa externa para conservar la vida útil. Y otros pueden usar lubricación forzada con aceite suministrado desde una fuente externa. En el caso de los grandes motores verticales, el aceite lubricante puede ser enfriado por una fuente externa de aire o agua.
II. Causas de las fallos de los rodamientos
Los rodamientos están diseñados y son aplicados para que no fallen antes de un número predeterminado de horas de vida útil esperada, lo que se conoce como vida útil L10. Por ejemplo, en una aplicación con una vida útil L10 de un año, el 10 % de los rodamientos pueden fallar por la fatiga, y se espera que la mitad de los rodamientos fallen a los cinco años.
Como confirmarán la mayoría de los centros de servicio, la causa más común para retirar un motor de servicio tiene que ver con problemas en el sistema de rodamientos del motor. Si se conocieran los hechos, muchos de los problemas
de los rodamientos son repetitivos porque no se llevó a cabo un “Análisis de causa raíz de fallo” preciso para determinar la causa del daño. Y, desafortunadamente, un número significativo de estos fallos provocó daños a otras partes críticas del motor, como el rotor, el estator, el eje o las tapas.
Las 10 causas más comunes de fallos prematuros de rodamientos se pueden agrupar aleatoriamente en las siguientes categorías:
- Lubricante inadecuado: Demasiado, muy poco, tipo incorrecto
- Contaminación del lubricante: Agua, polvo, otro material extraño.
- Vibración del eje: Axial o radial que exceda las normas industriales (NEMA o IEC).
- Temperatura de operación excesiva en los rodamientos: lubricante, por fuentes internas o externas.
- Desalineamiento entre el eje y el equipo impulsado: Normalmente en aplicaciones de acople directo.
- Carga excesiva del rodamiento: Axial o radial o aplicación incorrecta.
- Pérdida de ajuste o demasiado ajuste entre los rodamientos y el eje o entre los rodamientos y las tapas.
- Fallo en el eje del equipo impulsado que impone cualquiera de las condiciones anteriores en los rodamientos del motor.
- Corrientes excesivas por los rodamientos: Normalmente causadas por una fuente externa como variadores de velocidad o problemas de “ondas estacionarias”.
- Montaje, transporte o manejo incorrecto de los rodamientos.
III. Prácticas recomendadas
Las prácticas recomendadas se pueden dividir en cinco grupos: Instalación y puesta en marcha, operación de rutina, mantenimiento de rutina, reparación de motores y puesta en servicio.
Para cada uno de estos grupos existe una serie de pasos a seguir, que incluyen:
- Verificar que el montaje y la conexión entre el motor y el equipo impulsado es correcto.
- Medir el ruido, la vibración y las temperaturas externas de los rodamientos.
- Verificar que las termocuplas u otros sensores de temperatura de rodamientos y que los equipos de monitoreo de vibraciones funcionan.
- Utilizar estos datos para comparaciones futuras.
IV. Análisis de Causa Raíz de Fallo (RCFA)
EASA cuenta con el excelente manual: Root Cause Failure Analysis (RCFA) que puede servir como guía para llevar a cabo un RCFA en un sistema de rodamientos, lo cual está fuera del alcance de este artículo.
Cuando se justifique un RCFA, el centro de servicio debe retener los rodamientos dañados y una muestra del lubricante para análisis. También se debe documentar la información del eje y las tapas. Esto es crítico para que se registren los ajustes de los rodamientos.
En algunos casos, puede que sea necesario contactar con el fabricante de los rodamientos y buscar consejo adicional. En la mayoría de los casos, la consideración de la aplicación del motor (ej. una transmisión por correas) será suficiente.
V. Conclusión
Una cantidad significativa de todos los fallos prematuros de los rodamientos se podría eliminar o reducir simplemente entendiendo y aplicando los principios anteriores para los rodamientos de elementos rodantes, independientemente de la aplicación, es decir, motores, bombas, ventiladores o sopladores.
DISPONIBLE EN INGLÉS
ANSI/EASA AR100
More information on this topic can be found in ANSI/EASA AR100- Section 2: Mechanical repair
Print