12. Averías de rodamientos y sus causas
12.1. Averías
Los rodamientos se encuentran entre los componentes más importantes de las máquinas, y se exige de ellos gran capacidad de carga y fiabilidad. En consecuencia, es absolutamente natural que los rodamientos jueguen un papel de tal importancia, que, durante años, han sido objeto de extensa investigación.
Entre los beneficios derivados de esta investigación se encuentra la facul- tad de calcular la duración de un rodamiento con notable exactitud, en tér- minos que hace posible equipararla con la duración en servicio de la má- quina en cuestión.
Desgraciadamente sucede algunas veces que un rodamiento no alcanza su duración calculada. Puede haber varias razones para esto, por ejemplo, cargas más pesadas que las previstas, lubricación inadecuada o insufi- ciente, manipulación negligente, obturaciones ineficaces, o ajustes dema- siado fuertes que provocan insuficiente juego interno del rodamiento, etc. Cada uno de estos factores origina su propio tipo de avería e imprime su particular huella en el rodamiento. Consecuentemente, examinando un ro- damiento averiado, en la mayoría de los casos es posible formar opinión sobre la causa del fallo y adoptar la medida precisa para evitar su repeti- ción.
En un rodamiento, a partir de ciertos valores de carga, más pronto o más tarde se producirá la fatiga del material. El período hasta que aparece el primer signo de fatiga es función del número de revoluciones a que es so- metido el rodamiento y de la magnitud de la carga. La fatiga es el resulta- do de esfuerzos de cortadura que surgen cíclicamente, inmediatamente debajo de la superficie que soporta la carga. Después de algún tiempo, es- tos esfuerzos causan grietas que se extienden gradualmente hasta la su- perficie.
Conforme los elementos rodantes alcanzan los fragmentos agrietados del
material, rompen, y esto es conocido como FLAKING o SPALLING (descon-
chado o descascarillado). El desconchado se incrementa progresivamente en extensión (ver figura 1) y, finalmente, deja el rodamiento inservible.
Según estudios realizados por fabricantes de rodamientos, solamente un 9% de los rodamientos montados llegan al límite de vida teórica prevista; el resto falla por diversas causas, entre las que destaca por su alto por- centaje, la inadecuada lubricación (figura 2).
La lubricación como tal es la suma de varios factores: falta de lubricante, envejecimiento, contaminaciones, lubricante inadecuado, exceso o defec- to...
Figura 2
La duración de un rodamiento se define como el número de revoluciones que el rodamiento puede dar, bajo determinada carga, antes de ocurrir el desconchado incipiente. Esto no significa que el rodamiento no pueda ser utilizado después. El descascarillado es un proceso continuo y relativa- mente prolongado y anuncia su presencia por incremento de ruido y nive- les de vibración en el rodamiento. En consecuencia, y por regla general, hay mucho tiempo para preparar un cambio de rodamiento.
Cuando un rodamiento gira bajo carga, las superficies de contacto de los elementos rodantes y los caminos de rodadura toman una apariencia lige- ramente mate. Esto no es síntoma de desgaste en el sentido usual de la palabra, y no es importante para la duración del rodamiento. La superficie mate en el camino de rodadura interior o exterior de un aro forma un dibu-
jo llamado (para la finalidad de este documento) MARCA CARACTERÍSTICA.
Estas marcas varían su aspecto de acuerdo con las condiciones de rota- ción y carga. Mediante el examen de estas marcas en un rodamiento (des- montado) que haya estado en servicio, es posible hacerse una buena idea de las condiciones bajo las que ha funcionado dicho rodamiento. Apren- diendo a distinguir entre marcas normales y anormales, existen muchas probabilidades de saber si el rodamiento ha funcionado en las condiciones adecuadas.
Las siguientes figuras muestran las marcas características bajo diferentes condiciones de rotación y carga, así como las huellas típicas que proceden de condiciones anormales de trabajo. En la mayoría de los casos el dete- rioro del rodamiento se origina dentro de los límites de las marcas caracte- rísticas y una vez que se ha aprendido su significado, el aspecto y locali- zación de las marcas se revela como valiosa ayuda en el diagnóstico de la causa de la avería.
Se han empleado rodamientos rígidos de bolas y rodamientos axiales de bolas para las figuras, porque magnifican tales marcas características. Sin embargo, las representaciones son también aplicables, con algunas varia- ciones, a otros tipos de rodamientos.
Carga radial unidireccional
ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO ARO INTERIOR
Puesto que el aro interior gira, la huella característica se extiende alrede- dor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho unifor- me. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
ARO EXTERIOR
Como la carga es más pesada en la dirección que actúa, la huella es más amplia en esa zona y se desvanece hacia los extremos. Con fijación y jue- go interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente me- nor que la mitad de la circunferencia del camino de rodadura. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
Carga radial unidireccional
ARO INTERIOR FIJO. ARO EXTERIOR ROTATIVO ARO INTERIOR
Como la carga es más pesada en la dirección que actúa, la huella es más amplia en esa zona y se desvanece hacia los extremos. Con fijación y jue- go interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente me- nor que la mitad de la circunferencia del camino de rodadura. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
Figura 3
ARO EXTERIOR
Puesto que el aro exterior gira, la huella característica se extiende alrede- dor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho unifor- me. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
Carga radial girando en fase con el aro interior ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO ARO INTERIOR
Puesto que la carga gira en fase con el aro interior, actúa todo el tiempo en la misma zona del camino. La huella es más amplia en esa zona y se desvanece hacia los extremos. Con fijación y juego interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente menor que la mitad de la circunferencia del camino de rodadura. Con carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
ARO EXTERIOR
Como la carga gira y el aro exterior permanece estacionario, la huella ca- racterística se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
Carga radial girando en fase con el aro exterior ARO INTERIOR FIJO. ARO EXTERIOR ROTATIVO
ARO INTERIOR
Como la carga gira y el aro interior permanece estacionario, la huella ca- racterística se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de
rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial la huella estará situada en el centro del camino.
ARO EXTERIOR
Como la carga gira en fase con el aro exterior, actúa todo el tiempo en la misma zona del camino. La huella es más amplia en esa zona y se desva- nece hacia los extremos. Con fijación y juego interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente menor que la mitad de la circunfe- rencia del camino de rodadura. Con carga puramente radial, la huella esta- rá situada en el centro del camino.
Carga axial unidireccional
ARO ROTATIVO INTERIOR O EXTERIOR AROS INTERIOR Y EXTERIOR
Con las cargas axiales, las marcas características se extienden alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura de ambos aros y se ha- llan desplazadas lateralmente.
Figura 6
Combinación de cargas radiales y axiales unidireccionales ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO
ARO INTERIOR
Puesto que el aro interior gira, la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Debido a la carga axial, la huella está desplazada hacia un lado.
ARO EXTERIOR
Debido a la carga axial, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y está desplazada hacia un lado. La huella es más amplia en dirección de la carga radial.
Carga radial unidireccional más desequilibrio ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR CON ARRASTRE AROS INTERIOR Y EXTERIOR
Puesto que el aro interior gira y el aro exterior se arrastra, la huella se ex- tiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura en am- bos aros y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
Ajustes demasiado apretados-precarga
CARGA RADIAL UNIDIRECCIONAL. ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO
ARO INTERIOR
Como el aro interior gira, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará en el centro del camino.
ARO EXTERIOR
Puesto que el rodamiento está precargado, la totalidad del aro está some- tido a carga. Consecuentemente la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y es más amplia en dirección de la carga radial. Con carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.
Figura 9
Compresión oval del aro exterior
ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO ARO INTERIOR
Puesto que el aro interior gira, la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme.
ARO EXTERIOR
Como el aro exterior está distorsionado en forma oval, la huella se ha si- tuado en dos sectores diametralmente opuestos del camino. La huella es más amplia donde la depresión tuvo lugar.
Aro exterior desalineado
ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO ARO INTERIOR
Puesto que el aro interior gira, la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme.
ARO EXTERIOR
Debido a la desalineación, la trayectoria de la bola tiene una configuración oval y la huella es más pronunciada en dos sectores diametralmente opuestos, cada cual desplazado diagonalmente respecto al otro.
Aro interior desalineado
ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO ARO INTERIOR
Debido a la desalineación, la trayectoria de la bola tiene una configuración oval y la huella es más pronunciada en dos sectores diametralmente opuestos, cada cual desplazado diagonalmente respecto al otro.
ARO EXTERIOR
Como el aro exterior no gira, la huella es más amplia en dirección de la carga y se desvanece hacia los extremos. El juego interno está reducido a la desalineación del aro interior. La longitud de la huella depende de la re- ducción del juego interno.
Figura 12
Carga axial unidireccional
ARANDELA DE EJE ROTATIVA. ARANDELA DE ALOJAMIENTO FIJA ARANDELAS DE EJE Y ALOJAMIENTO
La huella característica tiene ancho uniforme y se extiende alrededor y en el centro del camino.
Arandela de alojamiento excéntricamente posicionada con relación a la arandela de eje
ARANDELA DE EJE ROTATIVA. ARANDELA DE ALOJAMIENTO FIJA ARANDELA DE EJE
La huella característica tiene ancho uniforme y se extiende alrededor y en el centro del camino.
ARANDELA DE ALOJAMIENTO
Huella excéntrica con relación al camino de rodadura. Figura 14
Arandela de alojamiento desalineada
ARANDELA DE EJE ROTATIVA. ARANDELA DE ALOJAMIENTO FIJA ARANDELA DE EJE
La huella tiene ancho uniforme y se extiende alrededor y en el centro del camino.
ARANDELA DE ALOJAMIENTO
La huella está en el centro del camino, pero es mucho más amplia en un sector alrededor de su circunferencia.