Diseño, Desarrollo E Implementación De Un Catálogo De

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica DISEÑO, DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CATÁLOGO DE APLICACIONES INDUSTRIALES SKF Por: Br. Andreína Margarita Felix Montero Sartenejas, Enero de 2006 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica DISEÑO, DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CATÁLOGO DE APLICACIONES INDUSTRIALES SKF Por Andreína Margarita Felix Montero Realizado con la Asesoría de Tutor Académico: Prof. Carlos Graciano Tutor Industrial: Ing. Franklin Coronado INFORME FINAL DE PASANTÍA LARGA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico Sartenejas, Enero de 2006 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica DISEÑO, DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CATÁLOGO DE APLICACIONES INDUSTRIALES SKF INFORME DE PASANTÍA LARGA presentado por: Br. Andreína Margarita Felix Montero REALIZADO BAJO LA ASESORÍA DE: Prof. Carlos Graciano, Ing. Franklin Coronado RESUMEN En el presente trabajo de hizo un catálogo de soluciones para la empresa SKF Venezolana. S.A. Este catálogo consiste en una herramienta de ventas que facilita el trabajo de los Asesores Técnicos (vendedores externos) de dicha empresa. Para poder elaborar la herramienta, el primer paso fue buscar información técnica de los productos SKF, de los segmentos industriales del país, y de las principales fallas de los equipos críticos de estos segmentos. Después de tener un conocimiento general de todo lo anteriormente mencionado se hicieron visitas a las plantas de los principales clientes de la empresa para buscar información de campo. Luego se analizaron las fallas y se buscó una solución SKF para cada una. Por último, se organizó toda la información obtenida en un libro llamado Catálogo de Aplicaciones Industriales SKF . PALABRAS CLAVES: Rodamientos, Aplicaciones Industriales, Organización Sartenejas, Enero de 2006 i INDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL i ÍNDICE DE TABLAS ii ÍNDICE DE FIGURAS iii Cápitulo I: INTRODUCCIÓN 1 Cápitulo II: MARCO TEÓRICO 5 2.1 CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE RODAMIENTOS 5 2.2 SELECCIÓN DEL RODAMIENTO 8 2.3 SELECCIÓN DEL TIPO LUBRICANTE 20 2.4 METÓDO DE CASTIGLIANO 32 2.5 DEFORMACIÓN TÉRMICA 34 Cápitulo III: METODOLOGÍA 35 Cápitulo IV: SOLUCIONES SKF 38 4.1 SOLUCIONES PROPUESTAS PARA FALLAS FRECUENTES 38 4.2 MINERÍA Y CONSTRUCCIÓN 48 4.3 SIDERURGIA 50 4.4 ALIMENTOS Y BEBIDAS 52 4.5 PETRÓLEO 53 4.6 PULPA Y PAPEL 55 4.7 EQUIPOS DE SERVICIOS GENERALES 57 Cápitulo V: EJEMPLOS DE CÁLCULOS 61 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 86 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 87 ANEXOS 88 ii INDICE DE TABLAS Tabla 2.1. Tipos de elementos rodantes en los rodamientos 6 Tabla 2.2. Valores máximos n ⋅ dm para las grasas SKF 22 Tabla 2.3. Factor de Corrección de los valores máximos n ⋅ dm para grasas SKF 23 Tabla 2.4. Clasificación de grasas por número de consistencia NLGI 24 Tabla 2.5. Cuadro de selección de aditivos de acuerdo a la carga soportada por el rodamiento 26 Tabla 2.6. Factores que influyen en las propiedades del lubricante 27 Tabla 2.7 Clasificación de la viscosidad según la normativa ISO 3448 30 Tabla 2.8. Interpretación del valor κ 31 Tabla 4.1. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento de minería y construcción 49 Tabla 4.2. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento siderúrgico 51 Tabla 4.3. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento de alimentos y bebidas 53 Tabla 4.4. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento de pulpa y papel 57 Tabla 4.5. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos de los ventiladores 58 Tabla 4.6. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos de las bombas 59 Tabla 4.7. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos de los motores eléctricos 60 Tabla. 5.1. Cálculo de ahorro de intercambiar SRB por SSRB 62 Tabla 5.2. Rodamiento de rodillos a rótula 64 Tabla 5.3. Rodamiento CARB 64 Tabla 5.4. Rodamientos rígidos de bolas 77 Tabla 5.5. Rodamientos de bolas con contacto angular 77 Tabla 5.6 Rodamiento de rodillos cónicos de cuatro hileras 83 iii INDICE DE FIGURAS Figura 1.1. Organigrama de SKF Venezolana S.A 2 Figura 2.1. Componentes de un rodamiento rígido de bolas. 5 Figura 2.2. Desplazamiento axial permisible del rodamiento CARB 16 Figura 2.3. Juego interno de un rodamiento 19 Figura 2.3. Estimación de la viscosidad cinemática mínima a la temperatura de funcionamiento 28 Figura 2.4. Viscosidad cinemática a la temperatura de referencia 29 Figura 4.1. Rodamiento de rodillos a rótula 41 Figura 4.2. Rodamiento de rodillos toroidales (CARB) 41 Figura 5.1. Diagrama del sistema de poleas 71 Figura 5.2 Disposición de las cargas aplicadas en el motor cuando se encuentra en posición horizontal (original) 73 Figura 5.3 Diagrama de cuerpo libre del eje del motor (posición original) 73 Figura 5.4 Disposición de las cargas aplicadas en el motor cuando se encuentra en posición horizontal (original) 75 Figura 5.5 Diagrama de cuerpo libre del eje del motor (posición actual) 75 1 Capítulo I INTRODUCCIÓN SKF, conocida inicialmente como SVENSKA KULLAGER FABRIKEN (Fábrica Sueca de Rodamientos) es una organización internacional industrial y comercial fundada en 1907 en Gotemburgo - Suecia por el Ingeniero Sven Wingqvist. Esta empresa se encarga de desarrollar, producir y comercializar productos, soluciones y servicios que satisfagan las necesidades de sus clientes en el negocio de rodamientos y sellos. Todo esto lo realiza con el objetivo de alcanzar un beneficio sustentable a largo plazo. Sus productos son eficientes en el uso de energía, protectores del medio ambiente y reciclables o desechables sin riesgo. En la actualidad el grupo SKF está compuesto por 250 compañías, 80 fábricas en 20 países, cuenta con más de 13.000 Distribuidores Autorizados y 45.000 empleados directos en 130 países. En 1928 se establece la compañía Rodamientos Sánchez en Venezuela, como una empresa perteneciente al Grupo Sánchez y Cía. En 1953, SKF adquiere el 100% de las acciones y se transforma en Rodamientos SKF C.A. Cambia su nombre nuevamente en 1973, cuando se convierte en lo que hoy se conoce como SKF Venezolana S.A. En la actualidad, SKF Venezolana S.A., cubre el mercado de reposición industrial y automotriz en el territorio nacional a través de la Red de Distribuidores Autorizados. En los últimos años se ha incorporado la tecnología de monitoreo de condiciones y diagnósticos de maquinaria. 2 Esta empresa, se encuentra estructurada por un Gerencia General, un Departamento de Recursos Humados, una Coordinación de Calidad, cuatro Gerencias y un Departamento automotriz. En la figura 1.1 se muestra un esquema general de la organización Gerente General Gerente Administración y Finanzas Gerente de Logística y Servicios al Cliente Jefe de VSM Jefe de Mercadeo Gerente de Ventas y Técnico Asesores Técnicos Gerente de Servicios Coordinador Recursos Humanos Coordinador de Calidad Ingeniero Aplicación Ingeniero de Aplicación 1 Ingeniero de Aplicación 2 Ingeniero de Aplicación 3 Ingeniero de Aplicación 4 Pasante Andreina Felix Figura 1.1. Organigrama de SKF Venezolana S.A El presente trabajo fue realizado para SKF Venezolana contando con el asesoramiento y la supervisión de los ingenieros de aplicación y el Jefe de Mercadeo. El propósito de este trabajo es elaborar un Catálogo de Aplicaciones que sirva como herramienta de ventas para los Asesores Técnicos de SKF Venezolana S.A. Para poder comprender el alcance de dicha herramienta es necesario conocer tanto el objetivo general del cargo de Asesor Técnico como el nuevo enfoque de SKF. El objetivo general de un Asesor Técnico es garantizar la venta de los productos a través de visitas a los clientes asignados a su cartera para lograr sus metas con un buen nivel de rentabilidad para la Empresa. SKF está evolucionando de ser el fabricante líder de rodamientos a nivel mundial, para convertirse en una compañía de ingeniería del conocimiento global. El nuevo enfoque de SKF 3 es proporcionar a los clientes soluciones desarrolladas basándose en su experiencia y conocimientos. Para poder ofrecer soluciones, no basta con un catálogo que nos brinde toda la información técnica necesaria acerca de un producto, sino que surge la necesidad de elaborar un catálogo que muestre el producto como una solución específica para cada equipo. Los equipos que se desarrollan en este catálogo son los equipos críticos de los principales segmentos del país. Además la variedad de productos que fabrica SKF es tan elevada que es muy difícil que un Asesor Técnico conozca a profundidad todos los productos, ni siquiera podría conocer la existencia de todos ellos, y estas dos cosas son absolutamente necesarias para poder ofrecer soluciones a los clientes. Para poder elaborar este catálogo, se recopilará información técnica tanto de los productos SKF como de los segmentos industriales del país. A partir de esos conocimientos se buscarán las soluciones para cada equipo desarrollado, y se comprobará mediante cálculos teóricos que dichas soluciones funcionan de una manera efectiva. Las soluciones encontradas se plasmarán en una publicación que se diseñará para que el Asesor Técnico siempre lo tenga a la mano y lo revise antes de visitar cualquier empresa, por lo cual será lo más compacto y ameno posible. Para lograr el objetivo general propuesto se plantearon los siguientes objetivos específicos: 1. Recopilar información tanto de los productos SKF como la referente a las aplicaciones que conforman los principales segmentos de la industria venezolana y sus respectivos equipos. 4 2. Definir las soluciones SKF adecuadas para cada uno de los equipos que conforman cada uno de los segmentos de la industria y comprobarlas teóricamente. 3. Elaborar un Catálogo de Aplicaciones Industriales con dichas soluciones. 4. Presentar y ejecutar un programa de revisión del catálogo por parte del Departamento Técnico, Departamento de Ventas, Departamento de Mercadeo y la Gerencia General de SKF Venezolana S.A. 5. Definir con ayuda del Departamento de Mercadeo lo relacionado a la presentación del Catálogo. 5 Capítulo II MARCO TEÓRICO 2.1 CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE RODAMIENTOS 2.1.1 Definición de rodamiento Los rodamientos son elementos de máquinas que facilitan el movimiento de un cuerpo con respecto a otro, logrando reducir la fricción, soportar las cargas y guiar las partes en movimiento[1]. 2.1.2 Componentes de un rodamiento Por lo general un rodamiento consta de las siguientes piezas: aro exterior, aro interior, elementos rodantes, jaula y sellos, pero se pueden encontrar rodamientos abiertos que no poseen sellos o tapas, rodamientos que no poseen jaula y por ende tienen más elementos rodantes y soportan cargas más elevadas y rodamientos que no poseen aro interior sino que los elementos rodantes se encuentran apoyados directamente al eje. En la figura 2.1 se encuentra el despiece de un rodamiento rígido de bolas. Sello Elementos Aro interno Aro externo rodantes Jaula Sello Figura 2.1. Componentes de un rodamiento rígido de bolas. 6 Otra parte del rodamiento que no es una pieza pero juega un rol fundamental en el rodamiento es la superficie del aro interior y exterior que se encuentra en contacto con los elementos rodantes, la cual se llama pista o camino de rodadura. 2.1.3 Tipos de elementos rodantes en los rodamientos En la tabla 2.1 se pueden observar los distintos tipos de elementos rodantes utilizados en los rodamientos SKF. Tabla 2.1. Tipos de elementos rodantes en los rodamientos Nombre Bola Rodillo a rótula (simétrico) Rodillo a rótula (asimétrico) Rodillo cilíndrico Agujas Rodillo Cónico Figura 7 Los elementos rodantes definen en gran medida la magnitud de la carga, y de la velocidad que puede soportar el rodamiento. Entre mayor es el contacto entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura los rodamientos son capaces de soportar cargas mayores, esto es debido a que hay una mejor distribución de la carga. Por otro lado, si este contacto disminuye el rodamiento pueden funcionar a mayor velocidad, ya que se produce menor roce. La sombra que tienen los elementos rodantes en la tabla 2.1 representa el contacto del cual se está hablando. La forma del elemento rodante y de las pistas de rodadura determina el ángulo de contacto entre ellos. Si el ángulo de contacto es 90°, el rodamiento solamente soporta carga en una sola dirección (radial o axial), de lo contrario puede soportar cargas combinadas. 2.1.4 Tipos de Rodamientos Existe una gran variedad de diseños de rodamientos. Las diferencias entre ellos son los elementos rodantes que poseen y la forma de los caminos de rodadura. A continuación se presenta una lista de los rodamientos estándares fabricados por SKF. • Rodamientos rígidos de bola (DGBB) • Rodamientos axiales de bolas • Rodamientos de bolas con contacto angular (ACBB) • Rodamientos axiales de bolas con contacto angular • Rodamientos de rodillos cilíndricos • Rodamientos axiales de rodillos a cilíndricos • Rodamientos de agujas • Rodamientos axiales de aguja • Rodamientos de agujas combinados • Rodamientos de rodillos cónicos • Rodamientos axiales de rodillos cónicos 8 • Rodamientos de rodillos a rótula (SRB) • Rodamientos axiales de rodillos a rótula • Rodamientos de bolas a rótula (SABB) • Rodamientos de rodillos toroidales (CARB) Otros tipos de rodamientos considerados como especiales son: • Rodamientos de precisión • Rodamientos híbridos • Rodamientos lineales • Rodamientos magnéticos • Rodamientos recubiertos (Insocoat) • Rodamientos resistentes al desgaste (NoWear) 2.2 SELECCIÓN DEL RODAMIENTO 2.2.1 Selección del tipo de rodamiento Cada tipo de rodamiento presenta propiedades características que dependen de su diseño y que lo hacen más o menos adecuado para una aplicación determinada. En muchos casos, sin embargo, se deben considerar diversos factores y contrastarlos entre sí a la hora de seleccionar un tipo de rodamiento, por tanto, no es posible dar unas reglas generales. La información facilitada a continuación, indica los factores más importantes a considerar a la hora de seleccionar un tipo de rodamiento estándar, y facilitar así una elección apropiada: • Espacio disponible • Cargas 9 • Desalineación • Precisión • Funcionamiento silencioso • Rigidez • Desplazamiento axial • Montaje y desmontaje • Obturaciones integradas La Tabla de Selección de Rodamientos (Anexo 8) presenta información adicional sobre los tipos de rodamientos estándar, características de diseño y aplicación. Dicha tabla permite realizar una clasificación relativamente superficial de los tipos de rodamientos, debido al número limitado de símbolos. También es importante destacar que algunas de las propiedades no dependen sólo del diseño del rodamiento. Otros criterios importantes a tener en cuenta a la hora de diseñar una disposición de rodamientos son: la capacidad de carga y la duración, la fricción, las velocidades permitidas, el juego interno del rodamiento o la precarga, la lubricación y las obturaciones. 2.2.2 Selección del tamaño del rodamiento Según SKF [13] el proceso para seleccionar el tamaño del rodamiento es el siguiente: El tamaño del rodamiento para una aplicación se selecciona inicialmente en base a su capacidad de carga, en relación con las cargas que tendrá que soportar, y según las exigencias de duración y fiabilidad. En las tablas de productos que aparecen en el Catálogo General SKF [7] , se indican los valores para la capacidad de carga dinámica C y la capacidad de carga estática C0 de cada rodamiento. Las condiciones de carga estática y dinámica se deben verificar independientemente. 10 La capacidad de carga dinámica C se usa en los cálculos para los rodamientos sometidos a esfuerzos dinámicos, es decir, rodamientos que giran bajo carga. Se asume que la magnitud y el sentido de la carga son constantes, y que es radial para los rodamientos radiales, y axial y centrada para los rodamientos axiales. Las cargas dinámicas se deben verificar utilizando un espectro representativo de las condiciones de carga del rodamiento. Dicho espectro debe incluir todas las cargas pico que se puedan producir en ocasiones excepcionales. La capacidad de carga estática C0 se usa en los cálculos cuando los rodamientos: giran a velocidades muy bajas (n < 10 rpm), realizan movimientos oscilantes muy lentos o están estacionarios bajo carga durante largos períodos de tiempo. En el cálculo de la carga estática equivalente se debe utilizar la carga máxima que pueda soportar un rodamiento. También se debe comprobar el factor de seguridad de las cargas de poca duración, como las cargas de choque o las cargas pico que actúan sobre un rodamiento rotativo (sometido a esfuerzos dinámicos) o cuando el rodamiento está en reposo. 2.2.2.1_Cálculo de las cargas del rodamiento Las cargas que actúan sobre un rodamiento se pueden calcular de acuerdo con las leyes de Newton y las ecuaciones de equilibrio mecánico, siempre que se conozcan o se puedan determinar las fuerzas externas (por ejemplo, fuerzas producidas por la transmisión de potencia). Cuando se calculan los componentes de carga para un rodamiento individual, el eje se considera como una viga que descansa sobre soportes rígidos que no están sometidos a momentos, a efecto de simplificar los cálculos. Tampoco se tienen en cuenta las deformaciones elásticas en el rodamiento, el soporte o el bastidor de la máquina, ni los momentos producidos en el rodamiento como resultado de la flexión del eje. Estas simplificaciones son necesarias cuando se realizan los cálculos de una disposición de rodamientos con la asistencia de medios disponibles como las calculadoras de bolsillo. Los 11 métodos normalizados para el cálculo de las capacidades de carga básica y las cargas equivalentes se basan en suposiciones similares. Las cargas que actúan sobre un rodamiento se pueden calcular en base a la teoría de la elasticidad sin las suposiciones mencionadas anteriormente, pero esto requeriría el uso de complicados programas informáticos. 2.2.2.2 Carga dinámica equivalente del rodamiento Si la carga del rodamiento obtenida al utilizar la información anterior cumple con los requisitos de la capacidad de carga dinámica C, es decir, si es constante en magnitud y dirección y actúa radialmente sobre un rodamiento radial o axialmente y centrada sobre un rodamiento axial, entonces podemos introducir la carga directamente en las ecuaciones de la vida. Cuando un rodamiento está sometido a cargas radiales y axiales simultáneamente y, la magnitud y la dirección de la carga resultante son constantes, la carga dinámica equivalente P se puede calcular con la siguiente ecuación general P = X ⋅ Fr + Y ⋅ Fa Siendo: P = carga dinámica equivalente del rodamiento, kN Fr = carga radial real del rodamiento, kN Fa = carga axial real del rodamiento, kN X = factor de carga radial del rodamiento Y = factor de carga axial del rodamiento (1) 12 Los factores X y Y se calculan por métodos diferentes según el tipo de rodamiento. Los métodos para calcularlos se encuentran en el Catálogo General SKF [7]. A continuación se muestran unos ejemplos. Carga dinámica equivalente de un rodamiento rígido de bolas P = Fr si Fa ≤e Fr (2) P = X ⋅ Fr + Y ⋅ Fa si Fa >e Fr (3) Carga dinámica equivalente de un rodamiento de bolas con contacto angular P = Fr si Fa ≤ 1.14 Fr (4) P = 0.35 ⋅ Fr + 0.57 ⋅ Fa si Fa > 1.14 Fr (5) Carga dinámica equivalente de un rodamiento de rodillos a rótula P = Fr + Y1 ⋅ Fa si Fa ≤e Fr (6) P = 0.6 ⋅ Fr + Y2 ⋅ Fa si Fa >e Fr (7) Los valores e, Y1 y Y2 se encuentran en las tablas de producto que aparecen en el Catálogo General SKF [7]. 13 Carga dinámica equivalente de un rodamiento toroidal (CARB) P = Fr (8) Los rodamientos CARB no pueden soportar carga axial, sin embargo admiten el desplazamiento axial del eje respecto al alojamiento dentro del propio rodamiento. El desplazamiento axial puede producirse a causa de la dilatación o movimientos de determinadas posiciones de rodamientos. 2.2.2.3 Selección del tamaño de rodamiento utilizando las fórmulas de vida Vida Nominal La vida nominal de un rodamiento según la normativa ISO 281:1990 es ⎛C ⎞ L10 = ⎜ ⎟ ⎝P⎠ p (9) Si la velocidad es constante, suele ser preferible calcular la vida expresada en horas de funcionamiento utilizando la ecuación L10 h = 10 6 ⋅ L10 60n (10) Siendo: L10 = vida nominal (con un 90 % de fiabilidad), millones de revoluciones L10h = vida nominal (con un 90 % de fiabilidad), horas de funcionamiento C = capacidad de carga dinámica, kN 14 P = carga dinámica equivalente del rodamiento, kN n = velocidad de giro, rpm p = exponente de la ecuación de la vida 3 para los rodamientos de bolas 10/3 para los rodamientos de rodillos Vida Nominal SKF La normativa ISO 281:1990/Amd 2:2000 contiene una fórmula de vida ajustada para complementar la vida nominal. Este cálculo de la vida usa un factor de ajuste para tener en cuenta las condiciones de lubricación y contaminación del rodamiento y el límite de fatiga del material. La normativa ISO 281:1990/Amd 2:2000 también permite que los fabricantes de rodamientos recomienden un método adecuado para calcular el factor de ajuste de la vida a aplicar a un rodamiento en base a las condiciones de funcionamiento. El factor de ajuste de la vida aSKF aplica el concepto de carga límite de fatiga Pu análogo al utilizado cuando se realizan cálculos para otros componentes de la máquina. Los valores para la carga límite de fatiga se encuentran en las tablas de rodamientos que aparecen en el Catálogo General SKF [7] . Asimismo, con el fin de reflejar las condiciones de funcionamiento de la aplicación, el factor de ajuste de la vida aSKF hace uso de las condiciones de lubricación (relación de viscosidad k) y del factor η c para el nivel de contaminación. La ecuación para la vida nominal SKF cumple con ISO 281:1990/Amd 2:2000 Lnmh = a1 ⋅ a SKF ⋅ L10 = a1 ⋅ a SKF ⎛C ⎞ ⋅⎜ ⎟ ⎝P⎠ p (11) la normativa 15 Si la velocidad es constante, la vida puede expresarse en horas de funcionamiento usando la ecuación: Lnmh = a1 ⋅ a SKF ⋅ 10 6 ⋅ L10 60n (12) Siendo: Lnm = vida nominal SKF (con un 100 - n) % de fiabilidad), millones de revoluciones Lnmh = vida nominal SKF (con un 100 - n) % de fiabilidad), horas de funcionamiento L10 = vida nominal básica (con un 90 % de fiabilidad), millones de revoluciones a1 = factor de ajuste de la vida para una mayor fiabilidad (Anexo 2) a SKF = Factor de ajuste de la vida SKF (Anexo 4, 5, 6, 7) η c = factor de contaminación (Anexo 10) C = capacidad de carga dinámica, kN P = carga dinámica equivalente del rodamiento, kN n = velocidad de giro, rpm p = exponente de la ecuación de la vida 3 para los rodamientos de bolas 10/3 para los rodamientos de rodillos El factor n representa la probabilidad de fallo, es decir, la diferencia entre la fiabilidad requerida y 100%. En algunas ocasiones resulta preferible expresar la vida del rodamiento en unidades distintas a millones de revoluciones u horas. Por ejemplo, la vida de los rodamientos de rueda 16 usados en automóviles y ferrocarriles se suele expresar en kilómetros recorridos. En el Anexo 3 se encuentra una tabla que ofrece los factores de conversión normalmente utilizados para facilitar el cálculo de la vida del rodamiento en diferentes unidades. 2.2.2.4 Cálculo del desplazamiento axial permisible de un rodamiento toroidal (CARB) SKF recomienda comprobar que el desplazamiento axial está dentro de unos límites aceptables, es decir, que el juego residual sea lo suficientemente grande y que los rodillos no sobresalgan por la cara lateral de un aro (fig 2.2 a), ni rocen con ningún anillo de fijación (fig 2.2 b) u obturación. Figura 2.2. Desplazamiento axial permisible del rodamiento CARB En las tablas de rodamientos que aparecen en el Catálogo General SKF[7] de los rodamientos CARB aparecen dos valores orientativos s1 y s 2 para el desplazamiento axial. s1 17 es el valor para la capacidad de desplazamiento axial en rodamientos con jaula, rodamientos sellados o rodamientos llenos de rodillos, al alejarse del anillo elástico, en mm. s 2 es el valor para la capacidad de desplazamiento axial en los rodamientos llenos de rodillos cuando existe un desplazamiento hacia el anillo elástico. Estos valores son válidos siempre que el rodamiento cuente con un juego radial de funcionamiento suficientemente grande ante la dilatación del eje, y que los aros no estén desalineados. El desplazamiento axial máximo permisible es el menor valor entre el desplazamiento axial posible respecto al movimiento de los rodillos causado por la desalineación s lim y el desplazamiento axial desde una posición centrada correspondiente a una cierta reducción del juego radial s cle . La reducción del desplazamiento axial debido a la desalieación del eje se puede calcular con la siguiente fórmula: S mis = k1 ⋅ B ⋅ a (13) Siendo: S mis = la reducción del desplazamiento axial causada por la desalineación k1 = factor de desalineación (aparece en las tablas de productos) B = Anchura del rodamientos, en mm (aparece en las tablas de productos) a = Desalineación, en grados Suponiendo un juego de funcionamiento suficientemente grande, el desplazamiento axial máximo posible se calcula con la siguiente fórmula: 18 ⎧s1 − s mis s lim = ⎨ ⎩s 2 − s mis (14) La reducción del juego radial correspondiente al desplazamiento axial desde una posición centrada se puede calcular con la siguiente fórmula: C red = k 2 ⋅ s cle B 2 (15) Cuando la reducción del juego es mayor que el juego radial antes de la dilatación del eje, el rodamiento estará precargado. En cambio si se conoce la reducción del juego radial admisible, el desplazamiento axial correspondiente desde una posición centrada puede calcularse usando la fórmula: s cle = B ⋅ C red k2 (16) Siendo: s cle = desplazamiento axial desde una posición centrada correspondiente a una cierta reducción del juego radial C red , en mm. k 2 = factor correspondiente al juego de funcionamiento (aparece en las tablas de rodamientos del Catálogo General SKF [7]). B = anchura del rodamiento, en mm. (aparece en las tablas de rodamientos del Catálogo General SKF [7]). 19 2.2.3 Juego Interno del rodamiento El juego interno del rodamiento (Fig. 2.3) se define como la distancia total que se puede desplazar un aro con respecto a otro en dirección radial (juego radial interno) o en dirección axial (juego axial interno). Figura 2.3. Juego interno de un rodamiento Es necesario distinguir entre el juego interno de un rodamiento antes del montaje y el juego interno de un rodamiento montado que ha alcanzado su temperatura de funcionamiento (juego de funcionamiento). El juego interno inicial (antes del montaje) es superior al juego de funcionamiento debido a que los diferentes grados de apriete en los ajustes y la dilatación térmica de los aros del rodamiento y de los componentes adyacentes dan lugar a una expansión o contracción de los aros. El juego radial interno de un rodamiento es de considerable importancia para que el rodamiento pueda funcionar satisfactoriamente. Se ha seleccionado un juego interno denominado normal para obtener un juego de funcionamiento adecuado al montar los rodamientos con los ajustes normalmente recomendados y cuando las condiciones de funcionamiento son las normales. Cuando las 20 condiciones de funcionamiento y las de montaje difieren de las normales, por ejemplo cuando se usan ajustes de interferencia para los dos aros del rodamiento, o cuando las temperaturas no son las habituales, se deberán seleccionar rodamientos con un juego interno mayor o menor que el normal. En estos casos, SKF recomienda comprobar el juego residual del rodamiento después de su montaje. Los rodamientos con un juego interno distinto al normal están identificados por los sufijos C1 a C5. Sufijo Juego radial interno C1 Menor que C2 C2 Menor que el normal CN Normal, usado únicamente en combinación con letras que indican una gama de juegos reducidos o desplazados C3 Mayor que el normal C4 Mayor que C3 C5 Mayor que C4 2.3 SELECCIÓN DEL TIPO DE LUBRICANTE Según SKF [13] el procedimiento para seleccionar el tipo de lubricante que debe utilizar un rodamiento es el siguiente: Para que los rodamientos funcionen de un modo fiable, deben estar adecuadamente lubricados con el fin de evitar el contacto metálico directo entre los elementos rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas. El lubricante también evita el desgaste y protege las superficies contra la corrosión. Por tanto, la elección del lubricante y el método de lubricación adecuado para cada aplicación, así como el mantenimiento apropiado, son de gran importancia. 21 Los criterios para la selección del lubricante son los siguientes: • Rango de temperatura de uso • Factor de velocidad (N.dm) • Relación (C/P) • Bajo ruido • Baja fricción (torque de arranque) • Posición del rodamiento • Rotación del aro externo • Intervalos de relubricación • Condiciones ambientales • Movimiento oscilatorio • Condiciones de vacío Para hacer una correcta selección del lubricante que utiliza un rodamiento deben seguirse los siguientes pasos: a) Valores de n ⋅ dm La velocidad del rodamiento está mejor definida por el valor n ⋅ dm , el cual es calculado por la multiplicación de la velocidad de rotación (rpm) por el diámetro medio del rodamiento (promedio del diámetro interno y el diámetro externo en mm). Esto da un valor el cual es proporcional a la velocidad en la superficie del rodamiento. Una grasa debería normalmente ser utilizada a velocidades menores a los valores n ⋅ dm dados en la tabla 2.2. 22 Tabla 2.2. Valores máximos n ⋅ dm para las grasas SKF Designación n ⋅ dm (máximo) [mm/min] LGMT 2 300000 LGMT 3 300000 LGEP 2 150000 LGHP 2 700000 LGWM 1 100000 LGMB 2 20000 LGHB 2 300000 LGGB 2 300000 LGEM 2 30000 LGEV 2 15000 LGLT 2 700000 LGLC 2 1000000 LGHQ 3 500000 LGWA 2 200000 LGFP 2 325000 Los valores mostrados en la tabla 2.2 son aplicables a rodamientos rígidos de bolas, excepto en los valores de LGMB 2, LGEV 2 y LGEM 2. Para obtener el valor máximo recomendado para otro tipo de rodamiento hay que dividir el valor de la tabla por un factor de corrección que se muestra en la tabla 2.3 23 Tabla 2.3. Factor de Corrección de los valores máximos n ⋅ dm para grasas SKF Tipo de Factor de Rodamiento Corrección Rígido de Bolas 1.0 Bolas a rótula Rodillos cilíndricos 0.9 Contacto angular Agujas CARB 0.7 Rodillos cónicos 0.6 Todos los demás 0.5 b) Selección de la consistencia (Sólo para selección de grasas) La consistencia es una medida de la rigidez de una grasa. La consistencia se clasifica de acuerdo con una escala desarrollada por el Instituto Nacional de Grasas lubricantes (NLGI) mostrada en la tabla 2.2. Esta escala está basada en el grado de penetración obtenido permitiendo que se hunda un cono estándar en la grasa a una temperatura de 25°C durante un período de cinco segundos. La profundidad de penetración se mide en una escala de 10-1 mm y cuanto más alto es el número, menos rígida es la grasa. El método de prueba es conforme a DIN ISO 2137. 24 Tabla 2.4. Clasificación de grasas por número de consistencia NLGI Número NLGI Penetración ASTM Aspecto a temperatura (10-1 mm) ambiente 000 445-475 Muy fluido 00 400-430 Fluido 0 355-385 Semifluido 1 310-340 Muy blando 2 265-295 Blando 3 220-250 Semiduro 4 175-205 Duro 5 130-160 Muy duro 6 85-115 Extremadamente duro Las consistencias utilizadas para lubricación de rodamientos son las de grado NLGI 1, 2 y 3. A continuación se presentan las condiciones de uso de las grasas de acuerdo al grado NGLI. Grado NLGI 1: • Baja temperatura ambiente • Movimientos oscilantes • Cuando la bombeabilidad es un problema (sistemas de lubricación centralizada) 25 Grado NLGI 3: • Para grandes rodamientos • Altas temperaturas ambiente • Aplicaciones con ejes verticales • Alta vibración Grado NLGI 2 : Aplicación por defecto c) Verificar requerimientos de aditivos Los aditivos de extrema presión (EP) se utilizan cuando el espesor de la película lubricante no es suficiente para evitar el contacto metálico entre las rugosidades de la superficie de contacto. Las altas temperaturas inducidas por el contacto entre las rugosidades superficiales, activan estos aditivos, produciendo un desgaste suave en los puntos de contacto. El resultado es una superficie más lisa, unas menores tensiones de contacto y una mayor vida útil. Los aditivos AW (anti-desgaste) tienen una función similar a la de los aditivos EP, es decir, evitar un fuerte contacto entre metales. Por tanto, muchas veces los aditivos EP y AW no se diferencian entre sí. Sin embargo, funcionan de forma diferente. La principal diferencia es que el aditivo AW crea una capa protectora que se adhiere a la superficie. De este modo se minimiza en contacto metálico entre las rugosidades superficiales al pasar unas por encima de otras. El desgaste suave no reduce la rugosidad, como ocurre en el caso de los aditivos EP. También deben tomarse precauciones especiales; es posible que los aditivos AW contengan elementos que puedan pasar al acero del rodamiento y debilitar su estructura, al igual que ocurre con los aditivos EP. 26 Los aditivos EP/AW son requeridos en las siguientes situaciones: • Altas cargas • Si existen cargas de choque • Arranque y paradas frecuentes • Temperaturas de funcionamiento menores a 100 °C Para velocidades muy bajas (n.dm < 30,000 mm/min), en ocasiones se incluyen aditivos en lubricantes sólidos, como el grafito y el bisulfuro de molibdeno (MoS2), con el fin de potenciar el efecto de los aditivos EP. A continuación se presenta una tabla donde se recomienda el uso de aditivos de extrema presión y anti-desgaste de acuerdo a la relación C/P. Tabla 2.5. Cuadro de selección de aditivos de acuerdo a la carga soportada por el rodamiento C/P Cargas Aditivos recomendados >30 Muy bajas Carga máxima permisible para grasa de silicona 20-30 Bajas Grasas dinámicas ligeras 8-20 Medias Grasa conteniendo aditivos AW 4-8 Altas Grasa con aditivos EP y AW <4 Extremadamente altas Grasa con aditivos EP y sólidos 27 d) Selección de propiedades adicionales El ambiente y las características de una determinada aplicación definen los aditivos que necesita el lubricante para que conserve mejor sus propiedades y así poder tener un buen desempeño. En la tabla 2.6 se muestran los factores que influyen en las propiedades del lubricante. Tabla 2.6. Factores que influyen en las propiedades del lubricante Propiedades Factor que influye Habilidad para soportar carga Aditivos AW/EP Estabilidad mecánica Espesante Protección contra herrumbre Aceite + aditivo + espesante Bombeabilidad Aceite + espesante Separación del aceite Aceite + manufactura + espesante Características del ruido Aditivo + manufactura + espesante Biodegradabilidad Aceite Protección contra corrosión Aditivo + espesante Resistencia al agua Aditivo + manufactura + espesante e) Selección de la viscosidad del aceite base La viscosidad del aceite base es fundamental para la selección de la grasa, ya que es la que garantiza que se forme una película de aceite suficientemente espesa en la zona de 28 contacto entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura. Para ello el aceite deberá conservar una viscosidad cinemática mínima a la temperatura de funcionamiento ν 1 . Esta viscosidad mínima se puede determinar a través de la figura 2.4. Figura 2.4. Estimación de la viscosidad cinemática mínima a la temperatura de funcionamiento Cuando se conoce la temperatura de funcionamiento, los valores de viscosidad correspondientes a la temperatura de referencia 40°C internacionalmente normalizada, es decir, la clase de viscosidad ISO VG, se puede obtener de la figura 2.5 para un índice de viscosidad de 95. 29 Viscosidad a la temperatura de funcionamiento Temperatura de funcionamiento, °C Figura 2.5. Viscosidad cinemática a la temperatura de referencia La tabla 2.7 muestra el rango de la viscosidad cinemática en mm2/s de la clase de viscosidad ISO VG. 30 Tabla 2.7 Clasificación de la viscosidad según la normativa ISO 3448 Grado de viscosidad Viscosidad cinemática a 40 ºC media mín Máx mm2/s mm2/s mm2/s ISO VG 2 ISO VG 3 ISO VG 5 2,2 3,2 4,6 1,98 2,88 4,14 2,42 3,52 5,06 ISO VG 7 ISO VG 10 ISO VG 15 6,8 10 15 6,12 9 13,5 7,48 11 16,5 ISO VG 22 ISO VG 32 ISO VG 46 22 32 46 19,8 28,8 41,4 24,2 35,2 50,6 ISO VG 68 ISO VG 100 ISO VG 150 68 100 150 61,2 90 135 74,8 110 165 ISO VG 220 ISO VG 320 ISO VG 460 220 320 460 198 288 414 242 352 506 ISO VG 680 ISO VG 1.000 ISO VG 1.500 680 1 000 1 500 612 900 1 350 748 1 100 1 650 Después de calcular los valores de ν y ν 1 , se calcula κ κ= ν ν1 (17) El factor κ determina el grado de interacción entre las superficies de contacto a través de la película de lubricante y por lo tanto las condiciones de lubricación. Estas condiciones pueden ser: lubricación fluida que es la que garantiza que las superficies de contacto estén completamente separadas por una película de lubricante, 31 lubricación límite que ocurre cuando las superficies de contacto están en contacto intenso y cubiertas por una película muy fina de lubricante generando un desgaste excesivo, y lubricación mixta que ocurre cuando las superficies se encuentran en contacto parcial (no completamente separadas). El desgaste está dentro de los límites aceptables. Es importante aclarar que todos los regímenes de lubricación están presentes en todas las aplicaciones, pero en distintas etapas de funcionamiento. En los primeros segundos del arranque de un equipo encontramos lubricación límite, luego pasamos por mixta y en condiciones normales de operación debería existir la lubricación fluida. En la tabla 2.8 se muestra la condición de lubricación presente en distintos valores de κ . Tabla 2.8. Interpretación del valor κ κ Condición de lubricación κ=4 Lubricación fluida + limpieza + carga moderadas = no fatiga κ>4 Lubricación fluida κ<4 Lubricación mixta (usar aditivos antidesgaste) κ =1 Vida L10 del rodamiento asegurada κ < 0 .4 Fricción mixta incrementada (usar aditivos EP o lubricantes sólidos) f) Por último debe chequearse la compatibilidad de la grasa con: • Otras grasas • Preservativos • Jaula • Sellos 32 2.4 MÉTODO DE CASTIGLIANO [3] El método de Castigliano fue utilizado para calcular la fuerza que ejerce un eje sobre un arreglo de un rodamiento fijo en cada extremo, cuando cambia la temperatura del mismo desde la ambiente hasta la de funcionamiento. El método de Castigliano permite calcular los desplazamientos ocurridos en distintos puntos de una estructura, cuando la misma está sometida a cargas externas. Este método está basado en la energía de deformación que acumula una estructura por efecto de las cargas externas aplicadas. Las energías relacionadas con las acciones axiales, las acciones cortantes, los momentos flectores y los momentos torsores se consideran por separado. La energía total de un sistema sometido a cualquier combinación de estas cargas, es la suma de las energías almacenadas en el sistema por cada tipo de carga. 2.4.1 Energía de deformación elástica acumulada por una viga sometida a acción axial. Cuando una barra se somete a la acción de una carga axial, de tracción o de compresión, en un elemento interno genérico de longitud dz se genera una acción axial F que provoca un alargamiento ∆dz . La acción F realiza un trabajo que se supone se almacena completamente como energía elástica en el elemento. dU = 1 ⋅ F ⋅ ∆dz 2 (18) 33 ∆dz = F ⋅ dz A⋅ E (19) Sustituyendo la ecuación (19) en la ecuación (18) se obtiene: dU = 1 F 2 ⋅ dz ⋅ 2 A⋅ E (20) La energía total almacenada por la barra de longitud L será: 1 F 2 ⋅ dz U =∫ ⋅ 2 A⋅ E (21) Si N y A son constantes, y la barra es de un solo material: U= 1 F2 ⋅L ⋅ 2 A⋅ E (22) 2.2.4.2 Teorema de Castigliano “La derivada parcial de la energía de deformación elástica de un sistema con respecto a una fuerza externa que actúa sobre el sistema, da el desplazamiento de esa fuerza en la dirección de su línea de acción.” ∆L = ∂U F ⋅ L = ∂F A ⋅ E (23) 34 2.5 DEFORMACIÓN TÉRMICA [2] Cuando un material cambia su temperatura pueden cambiar sus dimensiones. Por lo general, cuando un material aumenta su temperatura se dilata, y cuando disminuye su temperatura se contrae. Se ha encontrado experimentalmente una fórmula para calcular la deformación de un miembro debido a un cambio de temperatura, si el material que lo conforma es homogéneo e isótropo, y el cambio de temperatura es el mismo a lo largo de todo el miembro. Dicha fórmula es la siguiente: ∆L = α ⋅ LO ⋅ ∆T (24) Siendo: α = Coeficiente lineal de dilatación del material. Sus unidades son 1/°C (Celsius), 1/°F (Fahrenheit) o 1/K (Kelvin). ∆T = cambio algebraico en la temperatura del material LO = Longitud original del miembro ∆L = cambio algebraico en la longitud del miembro. 35 Capítulo III METODOLOGÍA El objetivo principal de este trabajo fue elaborar un Catálogo de Aplicaciones Industriales que guie al Asesor Técnico de SKF Venezolana S.A en la presentación de propuestas al cliente a partir del nuevo enfoque SKF en el cual la empresa debe proveer soluciones. Para realizar este proyecto se desarrollaron 4 fases: 1. Fase teórica 2. Fase de visitas a clientes 3. Fase de búsqueda de soluciones 4. Fase de elaboración del catálogo Para facilitar la comprensión del desarrollo de éste trabajo se presentará una breve descripción de cada fase. 1. Fase teórica Mediante referencias bibliográficas e información archivada en el Departamento Técnico de SKF Venezolana S.A, se procedió a buscar información técnica referente a tres temas. El primer tema fue el de rodamientos y productos asociados (sellos, soportes, herramientas, entre otros), y se hizo hincapié en encontrar para cada tipo de producto: características, versiones, ventajas y desventajas. El siguiente tema fue el de los principales segmentos industriales del país, específicamente los procesos de producción y, principios y condiciones de funcionamiento de los equipos utilizados en cada uno de los procesos. El último tópico fue el de fallas frecuentes en los equipos de cada segmento. 36 2. Fase de visitas a clientes Después de tener una idea clara de los productos SKF, de los procesos industriales y de las fallas frecuentes se planearon visitas a clientes claves de la empresa. Adicionalmente se planearon las actividades a realizar en la misma. Se utilizaron dos criterios para seleccionar los clientes que se iban a visitar. El primero la existencia de convenios entre SKF Venezolana S.A y la empresa a visitar, y el segundo el volumen de repuestos que se le suministran en la actualidad a la misma. El primer contacto con el cliente se hizo a través de los Distribuidores Autorizados o de los Asesores Técnicos de SKF que son los que los visitan con mayor frecuencia. Ellos solicitaban una visita a planta y daban una idea general del trabajo que se iba a realizar. El segundo contacto se hizo por vía correo electrónico detallando cada una de las actividades. A continuación se presenta una lista de estas actividades: a) Recorrido general de la planta (para comprender el proceso) b) Definición (junto con el cliente) del nivel de criticidad de los equipos. c) Rellenado de una ficha de solicitud de información técnica (Anexo 1) de los equipos más críticos. d) Solicitud de las estadísticas de parada de los equipos críticos en los dos últimos años (principalmente las paradas por fallas de rodamiento) o en su defecto elaboración de una lista de los problemas típicos que presentan dichos equipos. Al final de cada visita se organizaba y registraba toda la información recopilada. 3. Fase de búsqueda de soluciones Se elaboró una lista de las fallas más frecuentes de los equipos críticos de las principales industrias del país uniendo la información de los casos de análisis de fallas atendidos por el Departamento Técnico en los tres últimos años con la información 37 suministrada por los clientes. Se buscó un producto SKF que evitara o disminuyera el tiempo entre las fallas prematuras de cada equipo. Por último, mediante cálculos teóricos se comprobó que las soluciones propuestas funcionaran. 4. Fase de elaboración del catálogo La información teórica recopilada se colocó en forma resumida y concreta en un libro que se llamó posteriormente Catálogo de Aplicaciones Industriales SKF. Este catálogo se clasificó en 5 secciones: alimentos y bebidas, minería y construcción, siderurgia, pulpa y papel, y petróleo. Al principio de cada segmento se colocó un diagrama donde se explicaba el proceso del mismo. Luego, se desarrollaron por separado los equipos críticos de estos procesos. A cada equipo se le colocó el principio de funcionamiento, las condiciones a las que opera y las soluciones SKF. Las soluciones se agruparon en: rodamientos y productos asociados, lubricación, montaje y desmontaje, y sistemas de sellado. En las secciones de rodamientos y productos asociados, y de sistemas de sellados no sólo se colocaron los productos solución de las fallas prematuras sino los productos normalmente utilizados que se desempeñan correctamente. En la sección de lubricación se seleccionaron las grasas utilizando las condiciones de funcionamiento promedio de cada tipo de equipo. Después de terminar todo el proceso anterior, se elaboró un programa de revisión donde participaron todos los ingenieros de aplicación y todos los asesores técnicos. Los ingenieros verificaron que el contenido estuviese correcto, mientras que los asesores dieron sus opiniones acerca de la facilidad de lectura y la cantidad de información. Una vez finalizado el programa de revisión, se estableció junto con el Departamento de Mercadeo la presentación de dicho catálogo y se eligió el diseñador que iba a encargarse del arte del mismo. 38 Capítulo IV SOLUCIONES SKF 4.1 SOLUCIONES PROPUESTAS PARA FALLAS FRECUENTES La vida nominal o básica de un rodamiento calculada teóricamente se puede desviar significativamente de la vida útil real en una aplicación determinada. La vida útil en una aplicación depende de una variedad de factores, entre los que se encuentra la lubricación, el grado de contaminación, la desalineación, el montaje adecuado y las condiciones ambientales. La fórmula de vida nominal SKF incluye algunos de estos factores (lubricación, contaminación sólida y límite de fatiga del material) lo cual acerca el valor de vida teórico al valor real. Pero por mucho que se trate de acercar al valor real siempre habrá un grado de incertidumbre que está presente en las simulaciones de sistemas reales. Sin embargo se puede buscar que estas fallas prematuras no ocurran. A continuación se discutirán las soluciones propuestas: 4.1.2 Para fallas por contaminación La contaminación es un problema presente en la mayoría de las industrias. Esta contaminación puede ser por agua u otro líquido, por químicos o por partículas sólidas. Estos tipos de contaminantes son muy diferentes y causan daños completamente distintos en el rodamiento. La consecuencia de entrada de agua o agentes corrosivos al rodamiento es la corrosión. Cuando se hace una buena selección del lubricante para estos casos, se selecciona uno que posea aditivos anticorrosivos, pero estos aditivos sólo pueden contrarrestar pequeñas cantidades de agua, por lo que la solución en estos casos es instalar un buen sistema de sellado. Aunque el agente contaminante sea el mismo en dos equipos diferentes, el sello ideal 39 puede variar debido a que su selección depende de otros factores como la velocidad, la temperatura, la desalineación, entre otros. La consecuencia de entrada de partículas sólidas a las pistas del rodamiento puede ser desgaste cuando se trata de partículas abrasivas o identaciones cuando partículas extrañas como virutas, rebabas o hilos desprendidos de trapos son arrolladas en los caminos de rodadura por los elementos rodantes. La solución para estos casos sigue siendo un buen sistema de sellado. Existen sellos especiales para prevenir la entrada de contaminantes sólidos. Un punto muy importante es que la entrada de contaminantes puede ocurrir en el momento del montaje, por lo cual se recomienda montar los rodamientos en un ambiente limpio y no abrir sus envoltorios protectores hasta el momento inmediatamente anterior al de su montaje. 4.1.2 Para fallas por alto consumo de grasa El alto consumo de grasa es un problema que se presenta en la industria alimenticia y en la siderúrgica. En la industria alimenticia este alto consumo se debe a los estrictos y frecuentes regímenes de limpieza, mientras que en la siderúrgica se debe a los necesarios sistemas de refrigeración debido a las altas temperaturas. Esta falla está muy ligada a la contaminación por agua, debido a que cuando se lava la grasa el rodamiento queda desprotegido y se corroe. Pero otro problema fundamental de esta falla es el alto costo económico. La solución para este problema es un rodamiento sellado, el cual impide tanto la entrada de agua al rodamiento, como el lavado de la grasa. Como los rodamientos sellados necesitan un menor mantenimiento y en algunos casos son libres de mantenimiento, el ahorro en el consumo de grasa y el mantenimiento es considerable, además de que ya no son necesarios los sistemas de lubricación. También se hace menos difícil el tratamiento del agua 40 que se utiliza para limpiar o refrigerar los equipos. Y por último, el impacto ambiental disminuye al disminuir el consumo de grasa. En el ejemplo de cálculo número 1 presentado en el próximo capítulo se puede observar el ahorro considerable que se puede lograr evitando el alto consumo de grasa. Cabe destacar que el cálculo que se realizó es muy sencillo ya que sólo se consideró el ahorro en lubricante y mano de obra, no incluye otros ahorros como el ahorro en el sistema de limpieza de agua, y el ahorro de desechar la grasa utilizada. 4.1.3 Para fallas por bloqueo del rodamiento libre Una falla muy frecuente en los rodamientos es el bloqueo del rodamiento libre, es decir, deja de deslizar correctamente en su asiento para acomodar la expansión o contracción axial del eje producidas por los cambios de temperaturas. Actualmente en Venezuela el arreglo de los equipos que presentan esta falla recurrentemente (ventiladores, cribas, trituradores, molinos, máquinas papeleras) posee rodamientos de rodillos a rótula (Figura 4.1), llamado SRB por su siglas en inglés, tanto en el lado libre como en el lado fijo. La solución para este problema es el rodamiento toroidal de rodillos a rótula (Figura 4.2), llamado comúnmente CARB por sus siglas en inglés, el cual posee mayor capacidad de carga que un SRB del mismo tamaño. También acomoda la desalineación internamente sin elevar los niveles de fatiga, y adicionalmente garantiza una total libertad axial en la posición libre, ya que el ajuste axial tiene lugar dentro del rodamiento con una fricción insignificante. No hay riesgo de inducir ninguna carga de empuje en la disposición de rodamientos, de manera que minimiza la carga total en ambos rodamientos. Como el CARB tiene las mismas dimensiones externas que un SRB con diámetro interno igual, el reacondicionamiento es muy sencillo, y requiere tan sólo simples aros 41 distanciadores para fijar axialmente el aro del rodamiento, que anteriormente no era fijo en la disposición de todos los rodamientos de rodillos a rótula. En el ejemplo de cálculo número 2 del próximo capítulo se puede observar que la vida teórica del rodamiento CARB es mayor que la del SRB, esto es debido a su mayor capacidad. La diferencia real entre las vidas de estos dos rodamientos es mucho mayor a la que se puede observar en los cálculos. La vida real del rodamiento fijo del arreglo original frecuentemente es mucho menor a la vida teórica, debido a que ocurren fallas prematuras originadas por la corrosión en el contacto entre el aro externo del rodamiento y el alojamiento impidiendo que el rodamiento se desplace axialmente. Cuando el rodamiento libre se bloquea, origina una carga axial mucho mayor (en el ejemplo es 174 veces mayor) a la que puede soportar el rodamiento, por lo cual el rodamiento falla catastróficamente, mientras que el CARB puede soportar cómodamente el desplazamiento axial producido por la dilatación del eje (en el ejemplo después de la dilatación del eje podía absorber 22 mm adicionales de desplazamiento axial). Figura 4.1. Rodamiento de rodillos a rótula Figura 4.2. Rodamiento de rodillos toroidales (CARB) 42 4.1.4 Para fallas por paso de corriente eléctrica El paso de corriente eléctrica a través de los aros y elementos rodantes del rodamiento daña las superficies de contacto y la grasa. Este daño se produce porque se produce una soldadura entre los puntos de contacto debido a las altas temperaturas localizadas. El resultado es una reducción de la vida del rodamiento y ruido del mismo. La única manera de evitar daños en el rodamiento es impedir cualquier paso de corriente eléctrica a través del mismo. Esto se puede lograr colocando rodamientos especiales aislados contra la electricidad (INSOCOAT) debido a su recubrimiento de óxido de aluminio. 4.1.5 Para fallas por mala selección de lubricante Según estudios realizados por SKF [11] , la lubricación incorrecta representa hasta un 36% de las fallas prematuras de los rodamientos. Los lubricantes de uso general son inadecuados para necesidades especiales de rodamientos y pueden ocasionar más problemas que beneficios. Las aplicaciones de rodamientos tienen grandes variaciones de carga, velocidad, temperatura y ambiente, y una lubricación correcta exige una selección precisa del tipo de grasa utilizando las condiciones de operación de cada equipo. Como por lo general diferentes equipos de un mismo tipo operan bajo condiciones similares, se seleccionó un lubricante común, pero es recomendable que antes de utilizar un lubricante se verifique que las condiciones de este nuevo equipo entren en el rango de las condiciones de operación típicas de esa aplicación. Es muy fácil determinar el lubricante adecuado para cada aplicación, por lo que no se justifica dejar de hacer los cálculos. Tampoco debe utilizarse un lubricante de uso general para disminuir los costos de lubricantes, ya que esto originaría mayor consumo de rodamientos que implica un gasto mayor. 43 4.1.6 Para fallas por lubricación inadecuada Además de hacer una correcta selección de la grasa o aceite para cada aplicación, se debe tomar en cuenta que tanto la cantidad de éste como los intervalos de relubricación son muy importantes para lograr una lubricación adecuada del rodamiento. Cuando no hay suficiente lubricante o cuando éste ha perdido sus propiedades, no es posible que se forme una película de aceite con suficiente capacidad de carga para evitar el contacto entre las pistas de rodadura y los elementos rodantes, produciéndose desgaste. El sobre-engrase de los rodamientos también puede tener efectos perjudiciales en la vida del rodamiento, ocasionando que la temperatura de funcionamiento se eleve y por consiguiente se acorte la vida del rodamiento. La cantidad de tiempo que tienen que utilizar los equipos de mantenimiento para lubricar manualmente las máquinas considerando la dificultad de accesar a algunos puntos de lubricación es también un punto muy importante. La solución para este problema son los dispositivos de lubricación automática. SKF ofrece dos productos, uno de un solo punto de lubricación (System 24) y otro de ocho llamado Sistema Multipuntos. Con estos productos se logra una lubricación continua y graduable. Esta solución no se puede recomendar en todas las máquinas porque estos lubricadores sólo se ofrecen con ciertos tipos de grasa. En los casos donde no se pueden utilizar dispositivos automáticos es importante cumplir con una rutina de relubricación. 4.1.7 Para fallas por adherencias Las adherencias ocurren cuando dos superficies inadecuadamente lubricadas deslizan entre sí bajo carga ocasionando que el material se transfiera de una superficie de contacto a otra. Estas superficies pueden llegar a desgarrarse y presentar mal aspecto. Cuando se produce adherencia, el material generalmente alcanza temperaturas de revenido, lo cual ocasiona contracciones de fatiga localizadas que pueden originar agrietamiento o desconchado. 44 Específicamente en las calandras, las adherencias se producen debido a que los elementos rodantes del rodamiento, en este caso rodillos, son acelerados cuando entran en la zona de carga debido a las altas velocidades. La mejor manera de evadir las adherencias en rodamientos que soportan cargas normales, como la de los rodillos de la sección de prensado, es incrementar el grosor de la película de aceite, utilizando aditivos EP y reducir el contenido de agua en el lubricante. Cuando las cargas radiales sean pequeñas, como es el caso de las calandras, la mejor solución es utilizar rodamientos anti-desgaste (NoWear), los cuales poseen un recubrimiento de carbón amorfo hidrogenado mixto resistente al desgaste y con baja fricción. 4.1.8 Para evitar paradas no planificadas Las altas cargas y el ambiente hostil presente en todos los equipos del segmento de minería y construcción ocasionan frecuentemente fallas catastróficas del rodamiento que resultan en paradas no planificadas. El mayor problema de las paradas no planificadas es la pérdida de grandes cantidades de dinero por disminución de la producción. La solución de este problema es el Sistema SKF Copperhead que consiste en una combinación exclusiva de tecnología de rodamientos y de monitorización del estado que puede reducir los costes de mantenimiento y ofrecer la información que el cliente necesita sobre el estado de las máquinas para eliminar prácticamente el tiempo de paradas no planificadas en este tipo de equipos. Este flexible sistema, disponible en forma de kit, combina los rodamientos de calidad SKF Explorer con un avanzado sensor de vibración/temperatura y unidades de control. 4.1.9 Para fallas por operaciones incorrectas de montaje y desmontaje Según estudios realizados por SKF [11] , alrededor del 16% de todos los fallos prematuros de los rodamientos son causados por montajes deficientes o inadecuados. Las 45 incorrectas operaciones de montaje y desmontaje se pueden deber a dos causas fundamentales: herramientas no adecuadas y desconocimiento de los procesos de montaje y desmontaje de rodamientos. Para corregir el problema de desconocimiento se debe dar a conocer la página web www.skf.com/mount donde aparecen todos los procedimientos para montar rodamientos. Las herramientas que se deben utilizar para instalar o desinstalar un rodamiento depende del tipo de montaje o desmontaje (térmico, hidráulico, inyección de aceite o mecánico), de la disposición de rodamientos (asiento cilíndrico, asiento cónico, manguito de fijación y manguito de desmontaje) y, del tipo y tamaño del rodamiento. En el Catálogo de Aplicaciones Industriales SKF se colocaron las herramientas adecuadas para cada máquina. Cómo en un mismo tipo de equipo se pueden encontrar varias disposiciones diferentes, se colocaron las herramientas específicas para las disposiciones frecuentemente encontradas en la industria venezolana. En las soluciones de montaje y desmontaje se colocó el tipo de herramienta de forma genérica y luego un cuadro de selección para que el asesor técnico elija la herramienta adecuada para cada aplicación específica. 4.1.10 Para fallas por mala selección del rodamiento Los rodamientos que utiliza un equipo los seleccionan los diseñadores del mismo. Para esta selección se consideran unas condiciones de funcionamiento propuestas por el creador de la máquina. En ocasiones, el usuario del equipo lo pone a funcionar bajo unas condiciones diferentes. En estos casos se debe verificar que los rodamientos originales del equipo puedan tener un buen desempeño al operar en las nuevas condiciones, si no, puede ocurrir una falla prematura. El ejemplo número 3 del próximo capítulo trata sobre un motor eléctrico que estaba diseñado para operar en posición horizontal y fue colocado en posición vertical sin hacer ningún cambio en el arreglo del equipo o en el lubricante. Esto ocasiona que el rodamiento falle prematuramente. En realidad, cuando el motor fue puesto en funcionamiento en posición 46 vertical, el rodamiento falló antes de lo calculado con la fórmula de vida nominal. La causa de falla fue un exceso de temperatura originado por mala lubricación, porque la consistencia de la grasa en posición horizontal debe ser de grado NGLI 3 en vez de NGLI 2, y además no existía ninguna tapa que evitara que la grasa se saliera del rodamiento. A pesar de que se pueden recomendar los tipos de rodamientos que mejor funcionan para cada aplicación, la solución de esta falla es específica de cada equipo debido a que las condiciones de operación de cada uno son diferentes. 4.1.11 Para fallas por mala selección del juego interno del rodamiento Si el juego radial del rodamiento es demasiado pequeño, su temperatura de funcionamiento aumentará, impidiendo que el lubricante forme la película necesaria. Cuando ocurre esto se generan micro-soldaduras entre las superficies metálicas en contacto, lo que se traduce en una vida de servicio más corta. Si el juego radial del rodamiento es muy grande, los elementos rodantes en vez de tener un movimiento de rodadura sobre las pistas, empiezan a patinar, lo cual también aumenta la temperatura de funcionamiento e impide que se forme la película de lubricante necesaria, disminuyendo también la vida de funcionamiento. Entre mayor sea la carga que tiene que soportar el rodamiento, el juego debe ser más grande que el normal. Cuando las cargas son pequeñas el juego debe ser menor que el normal. La terminología de juego interno está explicada en la sección 2.2.3. 4.1.12 Para fallas por desbalanceo Cuando un equipo está desbalanceado, es decir, el centro de masa de su rotor no está situado en el centro de rotación, se origina una fuerza centrífuga. Si esta fuerza es importante, se reduce de manera significativa la vida de los rodamientos. SKF cuenta con un analizador de vibraciones portátil que incorpora una amplia gama de funciones, entre una de esas funciones está el balanceo de equipos. 47 4.1.13 Para fallas por desalineación La desalineación de ejes en los equipos rotativos puede causar fallos frecuentes. Genera cargas de vibración adicionales que pueden causar daños prematuros a los rodamientos, los sellos y los acoplamientos. También puede incrementar significativamente el consumo de energía. SKF tiene una herramienta especial para alineación de ejes. La desalineación de poleas puede producir averías frecuentes, un incremento de ruido y vibración, y un consumo de energía más elevado. Por lo tanto, la alineación precisa de las poleas es esencial para reducir los costos de mantenimiento. SKF ha desarrollado una herramienta de alineación de poleas. 48 4.2 MINERÍA Y CONSTRUCCIÓN La industria de minería y construcción es un área que utiliza equipos pesados. Estos equipos suelen operar 24 horas al día, siete días a la semana, y cualquier parada es extremadamente costosa. Esto significa que los rodamientos utilizados en este tipo de industrias deben ser de la más alta calidad y confiabilidad. Los procesos básicos de este tipo de industrias son: la explotación de mineral, el transporte de materia prima, la trituración, la molienda, el almacenamiento, el empaque y el despacho. En el caso del cemento y algunos minerales como el níquel también hay un proceso de cocción. Los equipos utilizados en los procesos nombrados anteriormente operan en un ambiente hostil y altamente contaminado que se caracteriza por el calor, el frío, el agua y los contaminantes extremadamente abrasivos. 4.1.1 Listado de equipos críticos a) Cribas vibratorias b) Trituradoras de mandíbula c) Transportadores a granel d) Molinos 4.1.2 Fallas típicas y sus soluciones En la tabla 4.1 se presenta un resumen de los problemas más frecuentes que presentan los rodamientos de las cribas vibratorias, trituradoras de mandíbula, transportadores a granel y molinos, con su causa y la solución encontrada después de realizar este proyecto. Los problemas más frecuentes fueron tomados de los archivos de Análisis de Fallas del Departamento Técnico de SKF Venezolana, y de información obtenida de la Intranet de SKF[15]. 49 Tabla 4.1. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento de minería y construcción Problema Causa Solución • Contaminación Inadecuada lubricación Combinación de Sellos (Sello laberinto con anillo en V y manguito de desgaste). • Rodamientos de rodillos a rótula sellados. • Sistema de lubricación automática de un solo punto (System 24) • Sistema de lubricación automática de ocho puntos (Sistema multipuntos) Cribas: Falla frecuente de los rodamientos • Grasa SKF LGEP 2 (Bajas velocidades) • Grasa SKF LGHB 2(Altas temperaturas) Trituradoras: Lubricante incorrecto • Grasa SKF LGEM 2 Transportadores a granel: • Grasa SKF LGEP 2 Transportadores a granel: • Grasa SKF LGEV 2 • Rodamiento fijo: Rodamiento de rodillos a rótula. (Para el caso de cribas rodamiento existe una Mala selección del rodamiento versión especial para aplicaciones vibratorias) • Rodamiento libre: CARB o Rodamiento de rodillos a rótula recubiertos. Bloqueo del rodamiento • CARB para aplicaciones vibratorias. libre • Rodamiento de rodillos a rótula recubiertos. Herramientas no Operaciones incorrectas de montaje y desmontaje adecuadas • Desconocimiento • Recomendar la página web ww.skf.com/mount. • SKF Cooperhead (detector de fallas). Utilización de herramientas adecuadas. de buenas prácticas de montaje y desmontaje. Paradas no planificadas No existe monitoreo 50 4.3 SIDERÚRGIA La primera etapa de una empresa siderúrgica es la elaboración del acero, la cual se puede realizar por dos métodos, fabricación de acero basada en oxígeno (BOS) o con hornos de arco eléctrico. Después de fundir el material, éste es refinado y posteriormente pasa a las máquinas de colada continua para su solidificación, obteniéndose productos semielaborados (planchones o palanquillas) que se destinan a la fabricación de productos planos y productos largos, los cuales se obtienen después de un proceso de laminación en caliente o en frío. Por lo general, los equipos utilizados en estos procesos están sometidos a altas cargas, extremo calor, y grandes cantidades de agua, lo que genera altos costos de mantenimiento. 4.3.1 Lista de equipos críticos a) Laminadores (en frío y en caliente) b) Equipos de colada continua 4.3.2 Fallas típicas y sus soluciones En la tabla 4.2 se presenta un resumen de los problemas más frecuentes que presentan los rodamientos de los laminadores y equipos de colada continua con su causa y la solución encontrada después de realizar este proyecto. 51 Tabla 4.2. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento siderúrgico Problema Causa Solución Contaminación por agua • Rodamientos de rodillos a rótula sellados. Excesivo consumo • Rodamientos de rodillos a rótula sellados. • Grasa SKF LGHB 2 de lubricante Falla frecuente de (Lavado de grasa) los rodamientos Lubricante incorrecto (Altas temperaturas). • Grasa SKF LGEM 2 (sólo para equipos de colada continua) Bloqueo del rodamiento libre • CARB. Herramientas no adecuadas • Utilizar herramientas adecuadas Desconocimiento • Recomendar la página web Operaciones incorrectas de montaje y desmontaje de buenas prácticas de www.skf.com/mount. montaje y desmontaje. Paradas no planificadas No existe monitoreo • SKF Cooperhead (detector de fallas). 52 4.4 ALIMENTOS Y BEBIDAS El segmento de alimentos y bebidas es muy amplio, y el proceso de fabricación de cada alimento es diferente, por lo cual se hace muy difícil abarcar en este proyecto todos estos procesos. A pesar de la gran diferencia en cada uno de los procesos de fabricación de los distintos alimentos, las condiciones de operación son muy similares. La mayoría de las áreas de producción de alimentos están expuestas a un ambiente muy húmedo y a contacto con químicos, bien sea como parte del proceso o por los necesarios y estrictos regímenes de limpieza. Por esto, en este segmento no se elaboró una lista de los equipos críticos sino que se desarrollaron equipos que se encuentran en la mayoría de las industrias de alimentos. 4.4.1 Lista de equipos desarollados a) Lavadora de latas o botellas b) Llenadora de latas o botellas c) Selladora de latas 4.4.2 Fallas típicas y sus soluciones En la tabla 4.3 se presenta un resumen de los problemas más frecuentes que presentan los rodamientos de las lavadoras, llenadoras y selladoras, con su causa y la solución encontrada después de realizar este proyecto. 53 Tabla 4.3. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento de alimentos y bebidas Problema Causa Solución • Contaminación por alta humedad y contacto con químicos inoxidable • Rodamientos rígidos de bola recubiertos con zinc. • Unidades de rodamientos especialmente diseñados para industrias alimenticias. Falla frecuente de los rodamientos Rodamientos de rígidos de bolas de acero Alto consumo de grasa por • Rodamientos de rodillos a rótula sellados. • Grasa SKF LGGB 2 (Altas temperaturas). • CARB • Utilizar herramientas adecuadas. lavado de equipos Lubricante incorrecto Bloqueo del rodamiento libre Operaciones incorrectas de montaje y desmontaje Herramientas no adecuadas 4.5 PETRÓLEO El proceso de refinación petrolera es un proceso químico, pero se puede encontrar gran cantidad de equipos rotativos que se utilizan en su mayoría para manejar fluidos. El primer proceso de la refinación petrolera es la destilación de crudo, la cual consiste en separar los distintos componentes según su punto de ebullición, esto se puede lograr de dos maneras: con destilación atmosférica o con destilación al vacío. La diferencia entre estos es que el último permite obtener mayores temperaturas a muy bajas presiones y lograr la refinación de fracciones más pesadas. El proceso de destilación es el que involucra la mayor cantidad de bombas en una refinería. 54 Muchos de los productos que se obtienen en la destilación requieren tratamientos adicionales para removerles impurezas o para aprovechar ciertos hidrocarburos. Algunos de estos procesos son: la desfaltación, la extracción de azufre y el craqueo catalítico. La desfaltación con propano se utiliza para extraer aceites pesados del asfalto para luego utilizarlos como lubricante o como carga en otros procesos. Este proceso se lleva a cabo en una torre de extracción líquido-líquido. La extracción de azufre se logra haciendo reaccionar los productos (nafta, gasoil, entre otros) con hidrógeno y un catalizador. En este proceso se pueden encontrar bombas, compresores y turbinas. Para la manufactura de la gasolina y la porción más pesada del crudo se hace a través del craqueo catalítico. En esta etapa están involucradas bombas de achique, un soplador de aire y un compresor. En las refinerías está presente una elevada contaminación, debido al alto contenido de azufre, la presencia de sulfuro de hidrógeno, sal, humedad y ácidos utilizados en los procesos. 4.4.1 Lista de equipos críticos a) Bombas b) Compresores c) Ventiladores d) Motores Debido a que estos equipos se encuentran en la mayoría de las industrias, se desarrollaron en una sección aparte llamada equipos de servicios generales. 55 4.6 PULPA Y PAPEL Las máquinas papeleras pueden ser de más de 10 metros de ancho, 20 metros de alto y 200 metros de largo. Generalmente ellas poseen una sección de formado, una sección de prensado, una sección de secado, una sección de revestimiento, una calandra y una enrolladora. Las máquinas grandes incorporan más de 1500 rodamientos. Las condiciones de estos rodamientos varían enormemente dependiendo de la sección donde están instalados. El diseño de máquinas papeleras difiere según la cantidad de papel o cartón que se va a producir. Una máquina papelera tiene una gran cantidad de rodillos, todos ellos equipados con rodamientos medianos y grandes. Por lo general estas máquinas operan a alta velocidad, a alta temperatura, con gran desalineación y elevada excentricidad y alta humedad sobre todo en la sección de secado. Las velocidades de operación varían desde 100 hasta 150 m/min en las máquinas de secado de pulpa, desde 400 hasta 700 m/min en las de cartón, desde 900 hasta 1200 m/min en las de papel fino, desde 1000 hasta 1500 m/min en las de papel periódico y desde 1200 hasta 5000 en las de papel higiénico. Las mayores temperaturas de estas máquinas se encuentran en la sección de secado, donde el vapor que pasa por dentro de los rodillos puede alcanzar temperaturas de 140 a 150°C en máquinas de papel periódico, de 190 a 200°C en máquinas de papel fino o papel higiénico y en procesos modernos con vapor sobrecalentado hasta 225°C. 4.5.1 Lista de Equipos Críticos a) Sección de formación Rodillos de pecho y delanteros Rodillos guías Rodillos de succión 56 b) Sección de húmeda Rodillos de succión Rodillos de compensación de flexiones c) Sección de secado Cilindros secadores Cilindros Yankees Rodillos de fieltro d) Sección de acabado Calandra húmeda Calandra seca 4.4.2 Fallas típicas y sus soluciones En la tabla 4.4 se presenta un resumen de los problemas más frecuentes que presentan los rodamientos de las máquinas papeleras, con su causa y la solución encontrada después de realizar este proyecto. 57 Tabla 4.4. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos del segmento de pulpa y papel Problema Causa Contaminación por Solución • Rodamientos de rodillos a rótula sellados. • Rodamientos de rodillos a rótula sellados. • Sistema multipuntos (grasa). • Soportes especiales para lubricación con alta humedad o chisporreteo de agua (sobretodo en las sección de formación y la sección húmeda) Alto consumo de grasa por lavado de equipos Falla frecuente de los rodamientos Inadecuada lubricación aceite. Lubricante incorrecto • Grasa SKF LGEP 2 (Altas temperaturas). • Aceite con aditivos EP, anti-desgaste e inhibidores de polvo. Incorrectas operaciones de montaje y desmontaje Bloqueo del rodamiento libre • CARB Adherencias (Sólo calandras) • Rodamientos NoWear • Utilizar herramientas adecuadas. Herramientas no adecuadas 4.7 EQUIPOS DE SERVICIOS GENERALES En esta sección se desarrollan los equipos que se pueden encontrar en cualquier industria independientemente del segmento al cual pertenezcan. 4.6.1 Listado de equipos a) Bombas b) Motores c) Ventiladores 58 4.6.2 Fallas típicas y sus soluciones En la tabla 4.5, 4.6 y 4.7 se presenta un resumen de los problemas más frecuentes que presentan los rodamientos de los ventiladores, bombas y motores, respectivamente, con su causa y la solución encontrada después de realizar este proyecto. Tabla 4.5. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos de los ventiladores Problema Causa Solución Contaminación Inadecuada lubricación • Sellos para soportes • Sistema de lubricación automática de un solo punto (System 24) • Sistema de lubricación automática de ocho puntos (Sistema multipuntos) • Falla frecuente de los rodamientos Lubricante incorrecto Grasa SKF LGMT2, LGMT3 (Ventiladores medianos y grandes) • Grasa SKF LGEP2, LGWA2/VKG-1 (Ventiladores pequeños) • Desalineación Rodamiento Fijo: Rodamiento de rodillos o de bolas a rótula (autoalineables). • Herramienta para alinear ejes. Bloqueo del rodamiento libre • Rodamiento CARB. Herramientas no adecuadas • Utilizar herramientas adecuadas. Incorrectas operaciones de Desconocimiento • Recomendar la página web montaje y desmontaje de buenas prácticas de www.skf.com/mount. montaje y desmontaje. Desbalanceo • Equipo colector, analizador y balanceador (Microlog) 59 Tabla 4.6. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos de las bombas Problema Causa Solución Contaminación • anillos en V pequeños. • Inadecuada lubricación Combinación de sello radial de labio con Sistema de lubricación automática de un solo punto (System 24) • Sistema de lubricación automática de ocho puntos (Sistema multipuntos) • Falla frecuente de Lubricante incorrecto los rodamientos Grasa SKF LGMT2, LGMT3 (Ventiladores medianos y grandes) • Grasa SKF LGEP2, LGWA2/VKG-1 (Ventiladores pequeños) • Desalineación Bloqueo del rodamiento libre Mala selección del juego Rodamiento Fijo: Rodamiento de rodillos o de bolas a rótula (autoalineables). • Herramienta para alinear ejes. • Rodamiento CARB. • Para todos los rodamientos excepto los de contacto angular el juego debe ser mayor que interno el normal C3. Herramientas no adecuadas • Utilizar herramientas adecuadas. Desconocimiento • Recomendar la página web Incorrectas operaciones de montaje y desmontaje de buenas prácticas de montaje y desmontaje. www.skf.com/mount. 60 Tabla 4.7. Resumen de los problemas con sus causas y soluciones de los rodamientos de los motores eléctricos Problema Causa Solución Contaminación • Sello Defender • Sellos radiales (pequeños • Anillos en V pequeños • Sistema de lubricación automática de un solo Inadecuada lubricación (exceso de lubricante) punto (System 24) • Sistema de lubricación automática de ocho puntos (Sistema multipuntos) Falla frecuente de los rodamientos • Lubricante incorrecto Grasa SKF LGHP 2, LGMT2, LGMT3 (Ventiladores grandes) • Grasa SKF LGHP 2 (Ventiladores pequeños y medianos) Desalineación • Herramienta para alinear ejes. Paso de corriente eléctrica por • Rodamiento aislado (INSOCOAT o híbrido) el rodamiento en el extremo no accionado. Herramientas no adecuadas • Utilizar herramientas adecuadas. Incorrectas operaciones de Desconocimiento • Recomendar la página web montaje y desmontaje de buenas prácticas de www.skf.com/mount. montaje y desmontaje. Desbalanceo • Microlog (Equipo colector, analizador y balanceador). 61 Capítulo V EJEMPLOS DE CÁLCULOS 1. Segmento: Pulpa y Papel Equipo: Rodillos de la sección de secado Problema: Corrosión de los rodamientos y alto consumo de grasa. Solución: Intercambio de los rodamientos de rodillos a rótula (SRB) por rodamientos de rodillos a rótula sellados (SSRB) Número de rodillos: 14 Cantidad de rodamientos por rodillos: 2 Promedio de vida real de los rodamientos actuales: L10 h = 4320 h (6 meses) Vida esperada de los rodamientos SSRB L10 h = 43200 h (5 años) 62 Tabla. 5.1 Cálculo de ahorro de intercambiar SRB por SSRB 0-4 meses 4-8 meses 8-12 meses 0-12 meses 147,83 147,83 147,83 443,49 15,89 15,89 15,89 47,68 21,19 21,19 21,19 63,57 128,96 128,96 128,96 386,89 4,36 4,36 4,36 13,08 318,24 318,24 318,24 954,71 327,29 0 0 327,29 15,89 0 0 15,89 21,19 0 0 21,19 Costo de lubricante (4 meses) 0 0 0 0,00 Mano de obra por relubricación 0 0 0 0,00 364,38 0 0 364,38 Costo de rodamiento Mano de obra por desmontaje y montaje del rodillo (6 horas) Mano de obra por desmontaje y SRB montaje del rodamiento (8 horas) Costo de lubricante (4 meses) Mano de obra por relubricación (5 horas) TOTAL ($) Costo de rodamiento Mano de obra por desmontaje y montaje del rodillo (6 horas) Mano de obra por desmontaje y SSRB montaje del rodamiento (8 horas) TOTAL ($) El ahorro de un rodillo el primer año es de: 590,33 $ El ahorro de un rodillo por año (a partir del segundo año) es de: 954,71 $ El ahorro total de un rodillo en 5 años es de: 4.409,17$ El ahorro total haciendo el cambio de rodamientos en los 14 rodillos es de: 61.728,38 $ 63 2. Segmento: Minería Equipo: Triturador de mandíbula Problema: Bloqueo del rodamiento libre Arreglo Original (estructura): Lado fijo: 23156 CC/W33 C3 (Rodamiento de rodillos a rótula) (con aro de fijación) Lado libre: 23156 CC/W33 C3 (sin aro de fijación) Sellos: Laberinto Lubricante: Grasa Condiciones de Operación: Carga radial (frame) = 600 kN Velocidad = 250 rpm Temperatura de funcionamiento 70°C Temperatura ambiental 30°C Horas de operación diarias: 24 h Solución (estructura): Lado Fijo: 23156 CC/W33 C3 (con aro de fijación) Lado libre: C 3156 C3 (Rodamiento CARB) (con aro de fijación) 64 Tabla 5.2. Rodamiento de rodillos a rótula Dimensiones Capacidad Carga principales de carga límite Velocidad Masa Factores de carga Designación de fatiga Dinámica Estática Nominal Límite * Rodamiento d D B mm C C0 kN Pu kN e r/min kg Y1 Y2 Y0 - SKF Explorer 24156 CC/W33 280 460 180 3100 5100 415 800 1100 120 0,4 1,7 2,5 1,6 * 23156 CC/W33 280 460 146 2650 4250 335 1000 1300 94 0,3 2,3 3,4 2,2 * Tabla 5.3. Rodamientos CARB Dimensiones Capacidad Carga principales de carga límite Velocidad Masa Dimensiones Factores Designación de carga de fatiga Dinámica Estática Nominal Límite * Rodamiento d mm D B C C0 kN 280 460 146 2850 4500 Pu s1 kN r/min 355 1100 1400 kg - 93 28,4 s2 K1 K2 SKF Explorer - - 0,115 0,097 C 3156 * 65 Cálculo de la fuerza axial a la cual se someten los rodamientos cuando se impide el desplazamiento originado por el cambio de temperatura generado al colocar la máquina en operación: Igualando las ecuaciones (19) y (24) tenemos: F ⋅ LO = α ⋅ LO ⋅ ∆T A⋅ E Despejando F : F = α ⋅ ∆T ⋅ A ⋅ E Siendo: α = 12 ⋅ 10 −6 ⋅ 1 (Coeficiente de dilatación del acero) °C E = 200 GPa (Módulo de elasticidad del acero) D2 A=π ⋅ (Área de la sección transversal del eje) 4 De las tablas sabemos que el diámetro del eje es D = 280 mm Tf = 70°C (temperatura de funcionamiento) To = 30 °C (temperatura ambiente) Sustituyendo, F = 5911 kN La fuerza axial que debe soportar cada rodamiento después de que se bloquee el rodamiento libre es aproximadamente la mitad de la fuerza calculada, es decir, 2956 kN. 66 Cálculo de la capacidad de carga axial que puede soportar el rodamiento de rodillos a rótula 24156 CC/W33 para tener una vida útil de por lo menos un año: Suponiendo que hay una parada de planta de 1 mes al año, las horas de funcionamiento del equipo son 8040 h. Sustituyendo la ecuación (9) en la ecuación (10) L10 h 10 6 ⎛ C ⎞ = ⋅⎜ ⎟ 60n ⎝ P ⎠ p (25) Despejando P, P= C ⎛ L10 h ⋅ 60n ⎞ ⎜ ⎟ 6 ⎝ 10 ⎠ 1/ p Siendo: n = 250 rpm C = 2650 kN (aparece en la tabla de producto) p = 10 / 3 (por ser rodamiento de rodillos) P = 629 kN Despejando Fa de la ecuación (6) Fa = P − Fr Y1 Fa = 17 kN 67 Entre los dos rodamientos podrían soportar una carga de 34kN. La carga axial que los rodamientos tendrían que soportar si el rodamiento libre se bloqueara sería casi 174 veces el valor de la carga axial que puede soportar el arreglo para que el rodamiento tenga una vida útil de 8040 h. También cabe destacar que la carga que tendría que soportar cada rodamiento es mucho mayor a la carga última a fatiga. Un arreglo de rodamientos de dos rodillos a rótula falla catastróficamente si el rodamiento fijo se bloquea. Ahora vamos a comprobar que el rodamiento CARB, C 3156 C3, puede absorber internamente el desplazamiento axial debido a la dilatación del eje. Según las tablas de productos [6]: s1 = 28.4 mm k1 = 0.115 k 2 = 0.097 B = 146 mm La desalineación aproximada en este equipo es de 0.3° El juego interno de funcionamiento es 0.35 mm (Este es una valor arbitrario que se tomo entre los valores máximos y mínimos de juego interno para el rodamiento que se está analizando, ya que ese juego debe medirse con una galga después de ser instalado el rodamiento). 68 Cálculo de la reducción del desplazamiento axial a causa del desplazamiento de rodillos: Sustituyendo valores en la ecuación (13) s mis = 5.0 mm Sustituyendo valores en la ecuación (16) s lim = 23.4 mm Cálculo de la reducción del desplazamiento axial causada por la reducción del juego interno: Sustituyendo valores en la ecuación (16) s cle = 146 ⋅ 0.35 0.097 s cle = 23.0 mm El desplazamiento axial máximo permitido de este rodamiento es 23 mm. Cálculo del desplazamiento axial del eje debido al cambio de temperatura: Sustituyendo valores en la ecuación (24) ∆L = 1.0 mm El rodamiento C 3156 C3 puede absorber el desplazamiento axial debido al cambio de temperatura. 69 Cálculo de la vida del arreglo original: Tanto el rodamiento libre como el rodamiento fijo están sometidos a la misma carga. Rodamientos libre y fijo (23156 CC/W33 C3) P = 600 kN n = 250 rpm C = 2650 kN (aparece en la tabla de producto) p = 10 / 3 (por ser rodamiento de rodillos) Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 9424 h Cálculo de la vida del arreglo propuesto como solución: Rodamiento fijo: P = 600 kN n = 250 rpm p = 10 / 3 (por ser rodamiento de rodillos) C = 2850 kN Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 12010 h El rodamiento libre es el mismo del arreglo original y está sometido a la misma carga, así que su vida teórica permanece igual. 70 3. Segmento: Petróleo Equipo: Motor eléctrico Problema: Mala selección de rodamientos El motor eléctrico fue diseñado para funcionar en posición horizontal, los operadores del motor lo pusieron a funcionar en posición vertical, sin hacer ningún cambio ni en los rodamientos, ni en el lubricante. Arreglo original: Condiciones de operación: Lado fijo: 6309 C3 (Rodamiento rígido de bolas) Lado libre: 6310 C3 (Rodamiento rígido de bolas) Lubricante: Grasa NGLI 2 con aditivos EP Pot = 30kW n = 1768 rpm = 185 rad/s Temperatura ambiente: 35 °C Temperatura operación: 45 °C Peso del motor 4kN Transmisión por polea Radio de la polea conductora 100mm El peso del rotor no fue suministrado por lo cual se va a suponer que el peso del rotor es la mitad del peso del motor, es decir, Wr = 2.00 kN. Solución: Lado Fijo: 7309 BEY Lado Libre: 6310 C3 (rodamiento de bolas con contacto angular) Lubricante: Grasa NGLI 3 con aditivos EP 71 Cálculo de la fuerza originada por la transmisión de potencia: y Polea Conductora M1 r1 F1 F2 M2 x r2 w2 Polea Conducida Figura 5.1. Diagrama del sistema de poleas P = M ⋅w M = (26) P w Sustituyendo valores en la fórmula anterior: M = 162 N.m Equilibrio de momentos en el centro de la polea conductora: F1 ⋅ r1 + M 1 − F2 ⋅ r1 = 0 Despejando F2 − F1 : F2 − F1 = M1 r1 72 Desde un punto de vista práctico F1 por lo general se mantiene entre el 50% y el 60% de F2 . Asumiendo F1 = 0.5 F2 F2 = 2 ⋅ M1 r1 Sustituyendo valores en la fórmula anterior: F2 = 3240 N F1 = 1620 N Asiendo sumatoria de fuerzas en el eje X: F2 + F1 = Ft Sustituyendo valores en la fórmula anterior Ft = 4860 N 73 Cálculo de las cargas dinámicas de los rodamientos cuando el motor está en su posición original, es decir, horizontal: Wr Figura 5.2 Disposición de las cargas aplicadas en el motor cuando se encuentra en posición horizontal (original) Wr / 2 Wr /2 Bx Ay 0.55m By 0.10m Figura 5.3 Diagrama de cuerpo libre del eje del motor (posición original) Ft = 4.86 kN Wr = 2.00 kN Ft 74 Equilibrio de momentos respecto a A: Ft ⋅ 0.65 − Wr ⋅ 0.55 − B y ⋅ 0.55 = 0 2 Despejando B y se obtiene: By = Wr ⋅ 0.55 2 0.55 Ft ⋅ 0.65 − B y = 4.74 kN Sumatoria de fuerzas en la dirección vertical: Wr + B y = Ft + Ay Despejando Ay se obtiene: Ay = Wr + B y − Ft Ay = 1.88 kN 75 Cálculo de las cargas dinámicas de los rodamientos cuando el motor en posición vertical: Wr Ft Figura 5.4 Disposición de las cargas aplicadas en el motor cuando se encuentra en posición horizontal (original) Wr Ax 0.55m Bx 0.10m Ft By Figura 5.5 Diagrama de cuerpo libre del eje del motor (posición actual) 76 Equilibrio de momentos en el punto A: Ft ⋅ 0.65 − B' x ⋅0.55 = 0 Despejando B ' x : B' x = 0.65 ⋅ Ft 0.55 Sustituyendo valores: B' x = 5.74 kN Sumatoria de fuerzas en la dirección horizontal: A' x + Ft = B' x Despejando: A' x = B ' x − Ft Sustituyendo valores: A' x = 0.88 kN Equilibrio de fuerzas en la dirección vertical B ' y = Wr = 2.00 kN 77 Tabla 5.4. Rodamientos rígidos de bolas Dimensiones Capacidad Carga principales de carga límite Velocidad Masa Designación de fatiga Dinámica Estática Nominal Límite * Rodamiento d D B C mm C0 Pu kN SKF Explorer kN r/min kg - 50 110 27 65 38 1,6 13000 8500 1,05 6310 * 45 100 25 55,3 31,5 1,34 15000 9500 0,83 6309 * Tabla 5.5. Rodamientos de bolas con contacto angular Dimensiones Capacidad Carga principales de carga límite Velocidad Masa Designación de fatiga Dinámica Estática Nominal Límite * Rodamiento d D B C mm C0 kN 45 100 25 SKF Explorer Pu kN 60,5 41,5 r/min 1,73 8000 kg 8000 0,86 7309 BEY Cálculo de la carga combinada que tiene que soportar el rodamiento rígido de bolas 6309 C3 (rodamiento fijo) si se coloca el motor en posición vertical y no se cambia el arreglo: En este caso Fa = B ' y = 2.00 kN y Fr = B' x = 5.74 kN Para poder calcular la carga dinámica equivalente es necesario conocer los factores de cálculo. Para ello hay que entrar a la tabla de factores de cálculo para rodamientos rígidos de 78 una hilera de bolas dispuestos individualmente (Anexo 9), con el juego interno del rodamiento y la relación f o ⋅ Fa . Co Los valores f o y C o aparecen en las tablas de productos de los rodamientos rígidos de bolas. El juego interno del rodamiento, viene dado por el sufijo de la designación, en este caso es C3, lo que significa que es un juego mayor que el normal. f o = 13 C o = 38 kN f o ⋅ Fa = 0.684 Co Interpolando la tabla (Anexo 9), obtenemos: e= 0.36 X = 0.46 Y= 1.52 Fa = 0.35 Fr La carga dinámica equivalente para un rodamiento de bolas de contacto angular cuando Fa ≤ e es: Fr P = Fr P = 5.74 kN 79 Cálculo de la carga combinada que tiene que soportar el rodamiento de bolas con contacto angular (rodamiento fijo) 7309 BEY. (Solución): En este caso Fa = B ' y = 2.00 kN y Fr = B' x = 5.74 kN Fa = 0.35 Fr La carga dinámica equivalente para un rodamiento de bolas de contacto angular cuando Fa ≤ 1.14 es: Fr P = Fr P = 5.74 kN Cálculo de vida nominal: Arreglo original en posición horizontal (original): Lado libre: 6310 C3 P = Ay = 1.88 kN n = 1768 rpm C = 65 kN (aparece en la tabla de producto) p = 3 (por ser rodamiento de bolas) Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 398613 h 80 Lado fijo: 6309 C3 P = B y = 4.74 kN n = 1768 rpm C = 55.3 kN (aparece en la tabla de producto) p = 3 (por ser rodamiento de bolas) Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 14969 h Arreglo original en posición vertical: Lado libre: 6310 C3 P = A' x = 0.88 kN n = 1768 rpm C = 65 kN (aparece en la tabla de producto) p = 3 (por ser rodamiento de bolas) Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 3798906 h Como el equipo opera 24 horas al día y 365 días al año, el rodamiento tiene una vida aproximada de: Lado fijo: 6309 C3 P = 5.74 kN (valor obtenido del cálculo de carga dinámica combinada) 81 n = 1768 rpm C = 55.3 kN (aparece en la tabla de producto) p = 3 (por ser rodamiento de bolas) Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 8430 h Como el equipo opera 24 horas al día y 365 días al año, el rodamiento tiene una vida aproximada de: Arreglo propuesto para posición vertical: Lado Fijo: 7309 BEY P = 5.74 kN (valor obtenido del cálculo de carga dinámica combinada) n = 1768 rpm C = 60.5 kN (aparece en la tabla de producto) p = 3 (por ser rodamiento de bolas) Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 11038 h Lado libre: 6310 C3 82 P = A' x = 0.88 kN n = 1768 rpm C = 65 kN (aparece en la tabla de producto) p = 3 (por ser rodamiento de bolas) Sustituyendo en la fórmula (25) L10 h = 3798906 h 83 4. Segmento: Siderurgia Equipo: Laminador en frío de temple Problema: Altas temperaturas de funcionamiento por mala selección del lubricante Rodamiento: BT4B 328817 E1/C475 (Rodamiento de rodillos cónicos de cuatro hileras) Lubricante actual: Grasa hidrófuga Condiciones de Operación: Velocidad de la banda = 1600m/min Velocidad tope del laminador = 1800 m/min Temperatura de funcionamiento actual = 95°C Temperatura de funcionamiento normal = 70°C Horas de operación continua de la caja: hasta 8 horas Carga radial = 500kN Otros datos de la aplicación: Diámetro del cilindro de trabajo = 585 mm Período de mantenimiento de las cajas = 9 meses Tabla 5.6 Rodamiento de rodillos cónicos de cuatro hileras Dimensiones Capacidad principales de carga Velocidad Masa Juego Designación axial Dinámica Estática Nominal Límite * Rodamiento d D mm B C SKF Explorer C0 kN r/min kg mm 110 0,425-0,525 BT4B 328817 343,052 457,098 254,000 3350 6400 850 1300 E1/C475 * 84 Cálculo del factor de Velocidad ( n ⋅ dm ): n es la velocidad del rodamiento, en rpm. dm es el diámetro medio del rodamiento, en mm. V = w⋅r w= V r w = 5470 rad/min 5470 rad ⎛ 1rev ⎞ ⋅⎜ ⎟ = 871 rpm min ⎝ 2πrad ⎠ n = 871 rpm dm = d+D 2 dm = 400.075 mm n ⋅ dm = 348465 mm/min SKF utiliza una factor de corrección de 0.6 para hacer un ajuste por deslizamiento de los rodillos y pestaña guía del aro interior. Esta información se sacó de la tabla 2.3. n ⋅ dm corregido = 580776 m/min 85 Siguiendo los pasos para la selección de lubricante explicados en la sección 2.3, se obtiene: a) El grado de consistencia debe ser NGLI 2 b) No requiere aditivos de extrema presión (EP), pero si aditivos anti-desgaste (AW). (C/P = 6.7) c) Requiere de aditivos anti-corrosión y resistencia al agua (El equipo se encuentra en un ambiente muy húmedo) d) Selección de la viscosidad del aceite Se entra al gráfico de la figura 2.3 con dm = 400.075 y n = 871 rpm, se obtiene el valor de viscosidad requerida a la temperatura de funcionamiento, ν 1 = 8 mm/s2 . Con el valor ν 1 obtenido y la temperatura de funcionamiento esperada en esta aplicación (80°C), se entra al gráfico de la figura 2.4 y se obtiene un grado de viscosidad ISO VG 32, ν = 32 mm/s2. El valor de κ cuando la temperatura es de 80°C es de 4. El lubricante SKF que mejor cumple con los requerimientos de esta aplicación es el LGLP 2, que es un lubricante de alto desempeño, en la tabla 2.2 podemos observar que éste posee un valor de ndm máximo de 700 mm/min, el cual excede el valor ndm mínimo calculado para este equipo. 86 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES • Se encontró solución a las fallas prematuras más frecuentes de los equipos críticos de los principales segmentos industriales del país y fueron reportadas en un Catálogo de Aplicaciones Industriales. Estas soluciones planteadas comprenden sólo productos SKF. • El Catálogo de Aplicaciones debe actualizarse al menos una vez al año, agregando los nuevos productos desarrollados por SKF y las nuevas soluciones encontradas por los ingenieros de la empresa. • En el segmento alimenticio se deben desarrollar otros equipos como hornos y refrigeradores. En el segmento minero también deberían desarrollarse los hornos. En los servicios de equipos generales deberían desarrollarse las turbinas. En el segmento de pulpa y papel debe desarrollarse la enrolladora y la embobinadora. 87 Referencias Bibliográficas [1] AVALLONE, Eugene. Manual del Ingeniero Mecánico. Volumen I. Novena Edición. Mexico: Mc Graw Hill, 1997. [2] HIBBELER, R.C. Mecánica de Materiales. Traducido por José de la Cera A. Tercera Edición. México: Prentice Hall, 1997. [3] MARTÍNEZ, Aquiles. Criterios Fundamentales para Resolver Problemas de Resistencia de Materiales. Volumen II. Venezuela: Equinoccio, 2001. [4] SKF. Averías de Rodamientos y Sus Causas. Suecia. 1994. [5] SKF. Bearings in Centrifugal Pumps. Tercera Edición. USA. 1995. [6] SKF. Bearings in Rolling Mills. Suecia. 1971. [7] SKF. Catálogo General. Italia: Stamperia Artística Nazionale, 1999. [8] SKF. CR Seal Handbook. 2002. [9] SKF. Disposiciones de Rodamientos. Suecia. 1995. [10] SKF. General Catalogue. Alemania: Media-Print, 2003. [11] SKF. Maintenance and Lubrication Products. 2004. [12] SKF. Manual SKF de Mantenimiento de Rodamientos. Suecia, 1992. [13] SKF. Página oficial www.skf.com (07-12/05) [14] SKF. Página intranet www.spider.net (07-12/05) [15] SKF. Página oficial de Productos de Mantenimiento www.mapro.skf.com (07-12/05) 88 ANEXOS 89 SKF DIA MES AÑO Solicitud de Información Técnica Cliente EMPRESA: _____________________________ TELÉFONOS: _____________________________ CONTACTO: _____________________________ E-MAIL: _________________________________ DIRECCIÓN: __________________________________________________________________________ Especificaciones Generales Equipo: _________________________________ Marca: _________________________________ Modelo: _________________________________ Año: ___________________________________ Tipo de accionamiento: ____________________ Orientación del eje: Horizontal: ___ Vertical: ___ Horas de operación diaria: ___ Diámetro Eje: ___ Existen reportes de horas de parada: Si ___ No ___ Existen registros de mantenimiento: Si ___ No ___ Grado de criticidad equipo: Bajo:__ Medio: __ Alto:__ Existen planos del equipo: Si___ No __ Existen manuales de equipo: Si ___ No ___ Mantenimiento: Predictivo: ___ Proactivo: ___ Parámetros Operacionales Temp. ambiente: ___ Temp. Operación: ____ Grado de contaminación: Bajo:__ Medio: __ Alto:__ Velocidad de giro: ____________________________ Horas de servicio promedio actual entre falla: ______ Especificaciones de rodamientos Designación Marca Especificaciones de sellado Tipo: _____________________________________ Marca: ____________________________________ Designación: ________________________________ Especificaciones del Lubricante Tipo: _____________________________________ Marca: ____________________________________ Designación: _________________________________ Método de relubricación: Manual: ___Automático:___ Fallas frecuentes Observaciones Adicionales ANEXO 1. Formato de Solicitud de Información Técnica. 90 91 ANEXO 2: Valores del factor de ajuste de la vida útil a1 Fiabilidad Probabilidad % de fallo n % 90 95 96 97 98 99 10 5 4 3 2 1 Vida nominal Lnm L10m L5m L4m L3m L2m L1m Factor a1 1 0,62 0,53 0,44 0,33 0,21 ANEXO 3: Factores de conversión de unidades para la vida del rodamiento Una oscilación completa = 4y es decir, desde el punto 0 hasta el punto 4 Unidades básicas Factor de conversión Millones de revoluciones Horas de funcionamiento Millones de kilómetros recorridos Millones de ciclos de oscilación 1 millón de revoluciones 1 106/(60 n) 3,14 D/103 180/(2 γ) 1 hora de funcionamiento 60 n/106 1 60 n 3,14 D/109 180x60 n/(2 γ 106) 1 millón kilómetros 103/(3,14 D) 109/(60 n 3,14 D) 1 180x103/(2 γ 3,14 D) 1 millón de ciclos de oscilación 2 γ /180 2 γ 106/(180x60 n) 2 γ 3,14 D/(180x103) 1 D = diámetro de la rueda del vehículo, m n = velocidad de giro, rpm γ = amplitud de la oscilación (ángulo de la desviación máxima de la posición central), grados 92 Otros rodamientos SKF estándar Rodamientos SKF Explorer Si κ > 4, tomar la curva para κ = 4 Cuando el valor de ηc(Pu/P) tiende a cero, aSKF tiende a 0,1 para todos los valores de κ La línea de puntos marca la posición de la antigua escala a23(κ) donde aSKF= a23 ANEXO 4: Factor aSKF para los rodamientos radiales de bolas 93 Diagrama 2: Factor aSKF para los rodamientos radiales de rodillos Otros rodamientos SKF estándar Rodamientos SKF Explorer Si κ > 4, tomar la curva κ = 4 Cuando el valor de ηc(Pu/P) tiende a cero, aSKF tiende a 0,1 para todos los valores de κ La línea de puntos marca la posición de la antigua escala a23(κ) donde aSKF= a23 ANEXO 5: Factor aSKF para los rodamientos radiales de rodillos 94 Si κ > 4, tomar la curva para κ = 4 Cuando el valor de ηc(Pu/P) tiende a cero, aSKF tiende a 0,1 para todos los valores de κ La línea de puntos marca la posición de la antigua escala a23(κ) donde aSKF= a23 ANEXO 6: Factor aSKF para los rodamientos axiales de bolas 95 Otros rodamientos SKF estándar Rodamientos SKF Explorer Si κ > 4, tomar la curva para κ = 4 Cuando el valor de ηc(Pu/P) tiende a cero, aSKF tiende a 0,1 para todos los valores de κ La línea de puntos marca la posición de la antigua escala a23(κ) donde aSKF= a23 ANEXO 7: Factor aSKF para los rodamientos axiales de rodillos 96 ANEXO 8. Tabla de Selección de Rodamientos ANEXO 9: Factores de cálculo para rodamientos rígidos de una hilera de bolas dispuestos individualmente f0 Fa/ C0 Juego Normal e X Y Juego C3 e X Y Juego C4 e X Y 0,172 0,345 0,689 0,19 0,22 0,26 0,56 0,56 0,56 2,30 1,99 1,71 0,29 0,32 0,36 0,46 0,46 0,46 1,88 1,71 1,52 0,38 0,40 0,43 0,44 0,44 0,44 1,47 1,40 1,30 1,03 1,38 2,07 0,28 0,30 0,34 0,56 0,56 0,56 1,55 1,45 1,31 0,38 0,40 0,44 0,46 0,46 0,46 1,41 1,34 1,23 0,46 0,47 0,50 0,44 0,44 0,44 1,23 1,19 1,12 3,45 5,17 6,89 0,38 0,42 0,44 0,56 0,56 0,56 1,15 1,04 1,00 0,49 0,54 0,54 0,46 0,46 0,46 1,10 1,01 1,00 0,55 0,56 0,56 0,44 0,44 0,44 1,02 1,00 1,00 Los valores intermedios se obtienen por interpolación lineal 97 ANEXO 10: VALORES ORIENTATIVOS DEL FACTOR DE AJUSTE ηc PARA DIFERENTES GRADOS DE CONTAMINACIÓN Condición Factor ηc 1) para rodamientos con un diámetro dm < 100 mm dm ≥ 100 mm Limpieza extrema Tamaño de las partículas del orden del espesor de la película de lubricante Condiciones de laboratorio 1 1 Gran limpieza Aceite filtrado a través de un filtro extremadamente fino Condiciones típicas de los rodamientos engrasados de por vida y obturados 0,8 ... 0,6 0,9 ... 0,8 Limpieza normal Aceite filtrado a través de un filtro fino Condiciones típicas de los rodamientos engrasados de por vida y con placas de protección 0,6 ... 0,5 0,8 ... 0,6 Contaminación ligera Contaminación ligera del lubricante 0,5 ... 0,3 0,6 ... 0,4 Contaminación típica Condiciones típicas de los rodamientos sin obturaciones integrales, filtrado grueso, partículas de desgaste y entrada de partículas del exterior 0,3 ... 0,1 0,4 ... 0,2 Contaminación alta Entorno del rodamiento muy contaminado y disposición de rodamientos con obturación inadecuada 0,1 ... 0 0,1 ... 0 Contaminación muy alta (bajo valores de contaminación extremos, ηc puede estar fuera de la escala produciendo una reducción mayor de la vida útil de lo establecido por la ecuación Lnm) 0 0 1) La escala para ηc se refiere sólo a contaminantes sólidos típicos. La disminución de la vida del rodamiento por contaminación por agua u otros fluidos no está incluida. En caso de contaminación muy alta (ηc = 0 ), el fallo estará causado por el desgaste, y la vida útil del rodamiento puede ser menor que la vida nominal.