Rodamientos para aplicaciones vibratorias

Rodamientos de rodillos a rótula SKF Explorer para aplicaciones vibratorias

SKF ha desarrollado la gama de rodamientos de rodillos a rótula fuertes y robustos para aplicaciones vibratorias. Para máquinas con movimiento excéntrico tales como tamices vibratorios y compactadores. El rodamiento están disponibles en la serie 223 con agujero cilíndrico o cónico para diámetros de ejes de 40 al 240 mm. En los últimos años fueron reforzados con las especificaciones SKF Explorer.

Los rodamientos con el diseño básico actual han estado en servicio desde la década de 1990 y han demostrado reducir las temperaturas de funcionamiento y ampliado la vida útil de la maquinaria. Las temperaturas de operación se han observado llegan a ser de 5 a 10 º C más fría que los rodamientos con el diseño anterior con una o dos jaulas de latón. Vida útil de los rodamientos se han observado puede aumentar en un factor de dos.

La elección de los rodamientos de rodillos esféricos depende del nivel de vibraciones (g fuerza) desarrollada por la criba vibratoria, alimentador, o compactador.

• El rodamiento de rodillos a rótula SKF estándar de diseño E ha demostrado ser eficaz en los niveles de vibración más bajos, <5 g.

• Para los niveles más altos de vibración y aplicaciones exigentes se requiere que el rodamiento de rodillos a rótula SKF especialmente desarrollado para aplicaciones vibratorias, sufijo VA405 o VA406  

Los rodamientos de rodillos esféricos para aplicaciones vibratorias tienen dos jaulas de acero endurecido tipo ventana y un anillo guía flotante entre la hilera de rodillos. Esto permite el movimiento independiente de los rodillos para minimizar la fricción.

Los rodamientos de mayor tamaño, d> 70 mm, tienen un anillo exterior  guía centrado, este sirve para apoyar y guiar las jaulas. Esto proporciona menor fricción en los rodamientos.

Los rodamientos se fabrican con el diseño E en el rango de diámetros de 40 ≤ d ≤ 110mm - rodamientos más grandes se fabrican con el diseño CC.

Todos los rodamientos pertenecen a la clase de rendimiento SKF Explorer. Los rodamientos con d> 85 mm están hechos de material patentado SKF Xbite para una mayor vida útil, además de  una mayor resistencia al desgaste y a la abrasión.  Esta característica es especialmente importante en las cribas donde el ambiente es altamente contaminado. Se pueden sustituir los rodamientos por unos vibratorios que tienen aceros especiales o tratamientos de superficie, materiales de cementación y otros tratamientos térmicos especiales.

Diseño de los rodamientos

Las dimensiones principales y otros datos de catálogo para los rodamientos de rodillos esféricos para aplicaciones vibratorias son los mismos que los rodamientos estándar de la misma serie. Las características comunes de los rodamientos de la serie 223 para aplicaciones vibratorias son sus jaulas resistentes al desgaste, nitrocarburizados templadas en la superficie tipo ventana y anillo flotante guía, una precisión más alta que la estándar, y juego radial interno C4.

Los rodamientos de tamaño pequeño tiene un anillo guía centrado en el anillo interior, mientras que los rodamientos de tamaño mediano y grande tienen un anillo exterior (sufijo JA).

La precisión dimensional de los diámetros de agujero y externa de los rodamientos corresponde a tolerancias P5 y P6, respectivamente. La Lubricación efectiva es esencial para obtener la máxima vida útil de los rodamientos en maquinaria vibratoria. Es por esto que los rodamientos de rodillos a rótula SKF para aplicaciones vibratorias son, como norma, suministrados con una ranura y tres orificios de lubricación en el aro exterior - las características W33.

Serie 223 E/VA405

Los rodamientos en el rango de tamaño de 22308 hasta 22314 tienen el mismo sufijo, diseño E/VA405. Tamaños 22308-10 fueron rediseñados recientemente e incorporan jaulas mejoradas de diseño tipo "C" las cuales optimizan el espacio de interno de los rodillos.

Los rodamientos E/VA405 poseen jaulas de Acero con superficies endurecidas (nitrocarburizados), tipo ventana y un anillo guía flotante entre las filas de rodillos.

Ejemplo de designación: 22311 E/VA405

Serie 223 EJA/VA405

Los rodamientos en el rango de tamaño de 22315 hasta 22322 tienen el diseño EJA/VA405 con jaulas de tipo ventana de acero nitrocarburizados templadas en la superficie además del anillo de guía flotante (sufijo JA), entre las jaulas y las dos filas de rodillos, centrada en el aro exterior.

Ejemplo de designación: 22320 EJA/VA405

Serie 223 CCJA/W33VA405

Los rodamientos del rango de 22324 hasta 22348 tienen el diseño CCJA con, jaulas de tipo ventana de acero nitrocarburizados templadas en la superficie, con el anillo guía flotante (Sufijo JA), entre las jaulas y las dos filas de rodillos centrada en el aro exterior. El anillo guía a los rodillos y los centros de las jaulas.

Ejemplo de designación: 22324 CCJA/W33VA405

Variante de la serie 223 con revestimiento de PTFE en el aro interno (sufijo VA406)

Los rodamientos de rodillos a rótula SKF para aplicaciones vibratorias se pueden suministrar opcionalmente con el diámetro interno cilíndrico recubierto con  PTFE (politetrafluoroetileno) sufijo VA406. En todos los demás aspectos, estos rodamientos son similares a los rodamientos con el sufijo VA405 y completamente intercambiables.

El revestimiento PTFE en el orificio añade ventajas de ahorro de costes debido a:

• Prácticamente elimina la corrosión de contacto,

• evita fuerzas axiales inducidas en la disposición de los rodamientos.

Datos de los rodamientos

Dimensiones y tolerancias

Las dimensiones principales de los rodamientos de rodillos a rótula SKF para maquinaria vibratoria de la serie 223 están en conformidad con la norma ISO 15 -1998 Los valores de las tolerancias están de acuerdo con ISO 492 a 2002.

Los Rodamientos de rodillos a rótula SKF Explorer para aplicaciones vibratorias, sin embargo, se producen con mayor precisión que las tolerancias ISO Normales:

• La precisión dimensional del agujero y el diámetro exterior está dentro de las clases de tolerancias P5 y P6.

• La precisión de funcionamiento es la clase de tolerancia P5.

Juego interno del rodamiento radial

Los rodamientos para aplicaciones vibratorias de la serie 223 se fabrican de forma estándar con el juego radial interno C4. Este espacio está incluido en las especificaciones VA405 y VA406. Para los rodamientos de la serie 222, es necesario especificar el juego interno del rodamiento. Se recomiendan rodamientos con un juego C4.

Los límites para el juego radial interno C4 están en conformidad con la norma ISO 5753 1991 y son válidos para los rodamientos antes de montar y sin carga.

Desalineación angular admisible

Los rodamientos de la serie 223 tienen una desalineación angular admisible de 3 ° (≈ 50 mrad) con dirección de la carga constante y condiciones de operación normales. La desalineación permitida se reduce para los rodamientos que operan con cargas rotatorias de balance y "desviación de rotación" del eje. En estos casos, la desalineación angular del anillo interior con respecto al anillo exterior no debe exceder normalmente de 0,1 °, debido a la mayor fricción del rodamiento y la generación de calor resultante. La desalineación tan alto como 0,2 ° - 0,3 ° es posible en función de las condiciones de lubricación y refrigeración.

Influencia de la temperatura de funcionamiento en el material del rodamiento

Los rodamientos de rodillos a rótula SKF se someten a un tratamiento térmico especial, de modo que pueden operar a temperaturas de hasta 200°C sin que ocurran cambios dimensionales significativos. Este límite de temperatura también se aplica a las jaulas de acero en los rodamientos.

Capacidad de carga axial

Los diseños internos de los rodamientos de rodillos esféricos E y CC proporcionan una fricción más baja que otros rodamientos de rodillos esféricos con el mismo diseño, sobre todo al soportar cargas axiales. Esto permite que los rodamientos puedan soportar cargas axiales pesadas, con temperaturas de operación aceptables.

Aceleración admisible

Los rodamientos de rodillos a rótula SKF para aplicaciones vibratorias pueden operar con aceleraciones considerablemente más altas que los rodamientos estándar. La aceleración admisible depende del tipo de aceleración (giratoria o lineal) que se aplica a los rodamientos y cómo los cojinetes están lubricados (grasa o aceite). Aceleraciones más altas son posibles con lubricación de aceite y con las grasas que tienen una mayor consistencia NLGI.

 Aceleración giratoria

El rodamiento está sometido a una carga anillo exterior giratorio y un campo de aceleración de rotación. Esto genera cargas cíclicas en las jaulas por los rodillos no cargados. Ejemplos típicos son las cribas vibratorias y engranajes planetarios.

Aceleración lineal

El rodamiento está sometido a cargas de impacto y las aceleraciones lineales. Esto hace que aumente el martilleo en los alvéolos de la jaula por los rodillos no cargados. Se genera una aceleración lineal, por ejemplo, cuando las ruedas de ferrocarril están rodando sobre uniones de los carriles. Una aplicación análoga usando cojinetes para aplicaciones vibratorias es el rodillo de camino en el que el rodillo está vibrando contra una superficie relativamente dura. Apisonadoras están sujetas a una combinación de rotación y aceleraciones lineales.

Fuentes de Vibracion

Toda la maquinaria con partes móviles genera fuerzas mecánicas durante el funcionamiento normal. A medida que la condición mecánica de la maquina cambia debido al desgaste, los cambios en el entorno operativo, las variaciones de carga, etc. se generaran estas fuerzas. La comprensión de la dinámica de de maquinas y como las fuerzas crean componentes exclusivos de frecuencia de vibración, es la clave para entender las fuentes de vibración.

La vibración no solo sucede, hay una causa física, referida como una función de la fuerza, y cada componente de la vibración tiene su propia función. Los componentes que conforman una firma de vibración se como picos discretos en una FFT en una señal de dominio del tiempo.

El perfil de vibración que resulta del movimiento es el resultado de un desequilibrio de fuerzas. Por definición, el equilibrio se produce en los sistemas en movimiento cuando todas las fuerzas generadas por y que actúan en la maquina se encuentran en estado de equilibrio. En aplicaciones del mundo real, siempre hay cierto nivel de desequilibrio y todas las maquinas vibran en cierta medida.

MAQUINAS ROTATIVAS
Una maquina rotativa tiene uno o mas elementos que giran con un eje, tales como los elementos rodantes de los rodamientos, impulsores y otros rotores. En una maquina perfectamente equilibrada, todos los rotores giran sobre su eje central y todas las fuerzas son iguales. Sin embargo, en la maquinaria industrial, es común que un desequilibrio de estas fuerzas se produzca. Ademas de desequilibrio generado por un elemento giratorio, la vibración puede ser causada por la inestabilidad de los medios que fluyen a través de la maquina rotativa.

Desequilibrio del Rotor
Mientras el desequilibrio mecánico genera un perfil único de vibración, no es la única forma de desequilibrio que afecta a elementos giratorios. Desequilibrio mecánico es la condición en donde mas peso esta en un lado de una linea central de un rotor que en el otro. En muchos casos, el desequilibrio del rotor es el resultado de un desequilibrio entre las fuerzas centripetas generadas por la rotación. La fuente de vibración del rotor también puede ser un desequilibrio entre la sustentación generada por el rotor y la gravedad.

Las maquinas con elementos giratorios están diseñados para generar la elevación vertical de elementos cuando se opera dentro de parámetros normales. Esta elevación vertical debe vencer la gravedad para centrar correctamente el elemento giratorio en su estructura de apoyo. Sin embargo, la gravedad y la presión atmosférica varían con la altitud y la presión barométrica, el ascensor real no puede compensar las fuerzas de gravedad en ciertos ambientes. Cuando la desviación de la elevación real se aleja de la de diseño significativamente, un rotor no puede girar sobre su propia y verdadera linea central. Esta rotación de desplazamiento crea un desequilibrio y un nivel mensurable de vibración.

Inestabilidad de Flujo y Condiciones de Operación
Las maquinas rotativas sujetas al desequilibrio causado por el flujo turbulento incluyen bombas, ventiladores y compresores. Un buen diseño de este tipo de unidades incorpora las fuerzas dinámicas del gas o del fluido en la estabilización del elemento giratorio. La combinación de estas fuerzas y la rigidez del sistema del rotor de apoyo (es decir los rodamientos y sus soportes), determinan el nivel de vibración. La rigidez del apoyo del rotor es importante porque las fuerzas de desequilibrio resultantes de la inestabilidad de flujo pueden desviar elementos giratorios de su verdadera linea central, y la rigidez se resiste a la deformación.

las desviaciones de funcionamiento sobre una maquina pueden afectar la estabilidad de flujo, que afecta directamente el perfil de vibración. por ejemplo, el nivel de vibración de un compresor centrifugo es tipicamente bajo cuando se opera al 100% de carga con flujo de aire laminar a través del compresor. Sin embargo, un cambio radical en el nivel de vibración puede ser resultado de la disminución de carga. La vibración resultante de la operación a 50% de carga puede aumentar hasta en un 400%, sin cambios en la condición mecánica del compresor. Ademas, un cambio radical en el nivel de vibración puede ser resultado del flujo turbulento provocado por las restricciones, ya sea en la entrada o en la tubería de descarga.

Turbulencia o des balance de flujo (inestabilidad aerodinámica o hidráulica), no tiene el mismo impacto cuadrático sobre el perfil de vibración como el cambio de carga, si no se aumenta la energía total de vibración. Esto genera un perfil único que puede ser utilizado para cuantificar el nivel de inestabilidad presente en la maquina. El perfil generado por el flujo es visible en la paleta o de paso de la cuchilla a la frecuencia del elemento giratorio. ademas, el perfil muestra un marcado aumento en el ruido aleatorio generado por el flujo de gas o liquido a través de la maquina.

Movimiento Mecánico y Fuerzas
Un Claro entendimiento del movimiento mecánico de las maquinas y sus componentes es una parte importante del analisis de vibraciones. Esta compresión, junto con las fuerzas aplicadas por el proceso, son la base de la precisión diagnostica.

Casi cada frecuencia única que figura en la firma de vibración de un tren de maquinaria se puede atribuir directamente a un movimiento mecánico correspondiente dentro de la maquina. Por ejemplo, el juego longitudinal o axial constante generado por el elemento giratorio en un conjunto motor-generador genera una amplitud elevada en la fundamental (1x), segundo armónico (2x), y el tercer armónico (3x) de la velocidad de funcionamiento. Ademas, este movimiento aumenta la amplitud axial de la frecuencia fundamental (1x).

Las fuerzas resultantes del movimiento del aire o del liquido a través de una maquina también generan componentes de frecuencia única dentro de la señal de la maquina. En aplicaciones de flujo relativamente estables o laminares, el movimiento del producto a través de la maquina aumenta ligeramente la amplitud en la frecuencia de paletas o paso de alabes. En las aplicaciones mas severas de flujo turbulento, el flujo del producto genera una banda ancha, perfil de ruido blanco que se puede atribuir directamente a la circulación de producto a través de la maquina.

Otras fuerzas como la carga lateral creada por las transmisiones de correas en V, también generan frecuencias únicas o modifican frecuencias de componentes ya existentes. Por ejemplo la tensión excesiva de la correa aumenta la carga lateral en los ejes del tren de maquinaria. este aumento de la carga en los rodamientos, puede marcar un incremento en la frecuencia de rotación de la pista externa de los rodamientos.

La fuerza aplicada o las cargas inducidas también pueden desplazar los ejes en una maquina. como resultado el eje de la maquina gira fuera de su centro, lo que aumenta dramáticamente la amplitud en la frecuencia fundamental (1x)  de la maquina.

Rodamientos Rígidos de Bolas

Rodamientos Rígidos de Bolas
Son los rodamientos mas utilizados del mercado, ya que la tercera parte de los rodamientos utilizados de bolas son rodamientos de bolas.
Se encuentran desde cajas de engranajes industriales, equipos de producción y en la mayoría de los motores eléctricos, también son utilizados ampliamente en la industria textil donde se necesita precisión y velocidad.

Soluciones de obturación rodamientos rígidos de bolas
las placas de protección ofrecen unas buenas capacidades de exclusión de polvo y retención de grasa. como no existe contacto entre la placa de protección y el aro interior, esta solución de obturación esta recomendada para las aplicaciones con requisitos de alta velocidad y baja fricción, sin embargo, una placa de protección no puede evitar la entrada de agua en el rodamiento. las placas de protección a ambos lados están identificadas con el sufijo 2Z en la designación.

Las obturaciones de baja fricción tienen, en comparación con las placas de protección, un mejor rendimiento en cuanto a sus capacidades de retención y de exclusión. las obturaciones de baja fricción estándar a ambos lados se identifican con el sufijo 2RZ en la designación.

En los casos de los rodamientos rígidos de bolas de pequeño tamaño, la obturación RZ ha sido reemplazada por una nueva versión con un rendimiento de retención y exclusión significativamente mejorado, sin afectar las capacidades de velocidad. las nuevas obturaciones de baja fricción a ambos lados están identificados con el sufijo 2RSL en la designación.

Cuando es necesario que que la obturación resista una contaminación fuerte, e incluso el agua y la humedad, es necesario utilizar una obturación rozante. las obturaciones rozantes únicamente se utilizan cuando no se requiere una baja friccion ni altas velocidades. Las obturaciones rozantes a ambos lados están identificados con el sufijo 2RS1.

en el caso de los rodamientos rígidos de bolas de tamaño pequeño, la obturación RS1 ha sido reemplazada por una nueva versión, con un rendimiento de retención de grasa y exclusión de agua y contaminantes significativamente mejorado. La nueva obturación rozante puede soportar incluso la limpieza a alta presión. las obturaciones a ambos lados están identificados por el sufijo 2RSH en la designación.

Selección de la obturación
Velocidad del eje 
Alta  Z                                 Baja    Todas
        RZ
       RSL

Tipo de Contaminación
Agua    RSH                            Polvo    RSL
            RS1                                         RSH
                                                            RS1
                                                            RZ

Temperatura de Funcionamiento
Menos de 100º    Todas
Mas de 100º    Z

Jaulas
Jaula de Acero.- Chapa de acero laminado en caliente, con bajo contenido de carbono, es la estándar para estos rodamientos, es una solución ligera de gran resistencia.

Jaula de Poligamia 6.6.- esta es una jaula moldeada por inyección de poliamida reforzada con fibra de vidrio 6.6. Jaula que combina resistencia y elasticidad. Se de identifica con el sufijo TN9 en la designación. Se recomienda no utilizar esta jaula si la temperatura de funcionamiento supera los 120º.

Jaula de Latón.- son jaulas mecanizadas, estas no se ven afectadas por los lubricantes habituales. Las jaulas mecanizadas de latón se identifican por el sufijo M en la designación.

Juego
Es la distancia total que se puede desplazar un aro del rodamiento en relación al otro. A medida que aumenta la temperatura de funcionamiento, las dimensiones del aro interior y externo se ven afectadas y por lo tanto el juego interno se reduce. Aunque este cambio es in detectable a simple vista, tiene una importante influencia sobre el rendimiento del rodamiento.
   
   Variantes
Velocidad del eje
Alta-------C3
Baja------Todas

Temperatura de funcionamiento
Menos de 100ºC--------Todas
Mas de 100ºC-----------C3

Equipo de Medición de Vibracion

Equipo de Medición de Vibración

Los datos de vibración se obtienen mediante el siguiente procedimiento: (1) montar el transductor en varios lugares de la maquina, tipicamente carcasas y cerca de los rodamientos (2) utilizar un equipo portátil de recolección de datos, un monitor de vibración o el analizador, el cual se conecta con el transductor y obtener los datos de vibración.

Transductor
El transductor mas comúnmente utilizado para obtener mediciones de vibración es un acelerometro. Este incorpora piezoelectricos (elementos sensibles a la presión) para convertir la energía mecánica en señales eléctricas. El dispositivo incorpora generalmente un peso suspendido entre dos películas piezoelectricas. El peso se mueve en respuesta a la vibración y aprieta las películas que envían una señal cada vez que el peso las aprieta.

Analizador de Vibración Portátil
El analizador de vibraciones portátil incorpora un microprocesador que le permite convertir la señal eléctrica matemáticamente a la de aceleración por unidad de tiempo, ademas realiza una FFT y almacena los datos. Estos datos almacenados en el analizador se pueden descargar a un PC o a un ordenador mas potente para realizar analisis mas sofisticados, almacenamiento y recuperación de datos así como la generación de informes.

Cables
La mayoría de los recolectores de datos de vibración portátiles utilizan un cable en espiral para conectar con el transductor. El cable, como un cable de teléfono, ofrece una longitud relativamente compacto cuando está relajado, pero se extenderá para llegar a los puntos de medición a distancia. Para uso general, este tipo de cable es aceptable, pero no puede ser utilizado para todas las aplicaciones.

El cable en espiral no es aceptable para las aplicaciones de baja velocidad (es decir, menos de 300 rpm) o aplicaciones donde hay un fuerte campo electromagnético. Debido a su tendencia natural a volver a su longitud relajada, el cable en espiral genera una frecuencia de bajo nivel que corresponde a la tasa de oscilación del cable. En aplicaciones de baja velocidad, esta frecuencia de oscilación puede enmascarar la vibración real que se genera por la máquina.


Un fuerte campo electromagnético, como la generada por los grandes motores del molino, acelera la oscilación del cable. En estos casos, la vibración generada por el cable enmascarará vibración de la máquina real.

En aplicaciones donde el cable en espiral distorsiona o interfiere con la exactitud de los datos obtenidos, se debe utilizar un cable coaxial blindado. Aunque estos cables blindados pueden ser más difíciles de utilizar en conjunción con un analizador portátil, que son absolutamente esenciales para baja velocidad y las aplicaciones de campo electromagnético.

Interpretación de Datos de Vibracion

Interpretación de Datos de Vibración

La clave para utilizar el analisis de las señales de vibración en mantenimiento predictivo y otras aplicaciones es la capacidad de diferenciar entre los perfiles normales y anormales de vibración. Muchas vibraciones son normales para una pieza en rotación o maquinaria en movimiento. Ejemplos de estos son las normales de ejes, rotores, rodamientos, vibración de engranajes etc. Sin embargo los problemas específicos generan vibración anormal. Ejemplos son pernos sueltos, ejes desalineados, rodamientos gastados fugas y fatiga de metal.

El mantenimiento predictivo utiliza el analisis de la señal de vibración basado en los siguientes factores que constituyen la base de los métodos utilizados para identificar y cuantificar la causa raíz de la falla:

1. Todos los problemas comunes en maquinaria y sus fallos tienen componentes de frecuencia de vibración distintos que pueden ser aislados e identificados.
2. Una señal de vibración en dominio de la frecuencia es utilizada generalmente para el analisis, ya que se compone de picos discretos, cada uno representando una fuente de vibración especifica.
3. Si hay una causa, se refiere como una función de fuerza para cada componente del espectro en el tren de maquinaria.
4. Cuando la señal de una maquina se compara en el tiempo, esta se repetirá hasta que un evento cambie el patrón de vibración, (es decir que la amplitud de de cada componente de la vibración permanecerá constante hasta que haya un cambio en la dinámica de funcionamiento del tren de maquinaria).

Si bien un aumento de la amplitud pueden indicar la degradación de la maquinaria, esto no siempre es el caso. Las variaciones en la carga, las practicas de operación, y una variedad de cambios normales también generan frecuencias dentro de la señal de vibración. Ademas es importante señalar que la amplitud mas baja no indica necesariamente una mejora en la condición mecánica de la maquina. Por lo tanto, es importante entender claramente la fuente de todas las variaciones de amplitud.

Introducción al análisis de Vibraciones

Introducción
Todo equipo mecánico en movimiento genera un perfil de vibración, o señal que refleja la condición de operación. Esto es cierto independiente de la velocidad  o si el modo de funcionamiento es rotación, movimiento reciprocante o movimiento lineal. El análisis de vibraciones es aplicable a todos los equipos mecánicos, aunque una suposición invalida es que el análisis se limita a simples maquinas rotativas superiores a 600RPM. El análisis de vibraciones es una herramienta útil para el mantenimiento predictivo, el diagnostico y muchos usos.

Varias técnicas de mantenimiento predictivo son utilizadas para monitorear, analizar maquinas criticas, equipos y sistemas de una planta típica. Estas técnicas incluyen analisis de vibraciones, ultrasonido, termografia, tribologia, monitoreo de procesos, inspecciones visuales y otras técnicas no destructivas. De estas técnicas, el analisis de vibraciones es la técnica dominante en el mantenimiento predictivo y en los programas de gestión de mantenimiento.

El mantenimiento predictivo se ha convertido en sinónimo de monitoreo de las características de vibración de la maquina rotativa el cual puede detectar problemas en pro de prevenir una falla catastrófica. Sin embargo, el analisis de vibración no proporciona los datos necesarios para analizar un equipo eléctrico, áreas de perdida de calor, la condición de lubricante, u otros parámetros evaluados tipicamente en un programa de gestión de mantenimiento. Por lo tanto, un programa de mantenimiento predictivo total de la planta debe incluir varias técnicas, cada una diseñada para proporcionar información especifica sobre equipos de la planta.

Formatos de Datos de Vibracion

Formatos de Datos de Vibración

Tanto los datos de vibración en dominio en el tiempo y de dominio de la frecuencia, pueden ser adquiridos y ser analizados de dos formas diferentes y principales

1. Estado de Equilibrio
2. estado dinámico

cada una de estas formas tiene sus fortalezas y debilidades que deben ser claramente entendidos para su uso correcto. Cada uno de estos formatos se puede obtener como datos de uno o múltiples canales.

Formato de estado estacionario

La mayoría de los programas de vibración que utilizan analizadores basados en microprocesadores se limitan a los datos de estado estable. Datos de vibración en estado de equilibrio asume que la maquina opera en una condición constante o estable. En otras palabras, la maquina esta libre de variables dinámicas como la carga , el flujo etc. Este enfoque supone ademas todas las frecuencias de vibración son repetibles y mantienen una relación constante con la velocidad de rotación del eje.

 Técnicas de análisis de estado estable se basan en la adquisición de datos de vibración cuando el sistema de la maquina o proceso esta operando a una velocidad fija y con parámetros de operación específicos. Por ejemplo, una maquina que tiene velocidad variable se evalúa a una velocidad constante en lugar de todo su rango de velocidades.

El análisis de estado estable se puede comparar con una fotografía de perfil de vibración generado por un sistema de maquina. las instantáneas del perfil de vibración son adquiridas por el analizador de vibraciones y se almacenan para su análisis. Mientras que las instantáneas se pueden utilizar para evaluar la condición de funcionamiento de maquinas simples que no proporciona una imagen real de la dinámica o ya sea su perfil de vibración.

El análisis de estado estacionario ignora totalmente las variaciones en el nivel vibración, o vibración generada por eventos transitorios tales como impacto y cambios en los parámetros de velocidad o del proceso. Los instrumentos utilizados para obtener los perfiles contienen circuitos electrónicos, que están diseñados específicamente para eliminar transitorios.

En el proceso de Adquisición, el analizador adquiere múltiples bloques de datos. Como parte del proceso, el microprocesador compara cada bloque de datos a medida que se adquiere. Si un bloque contiene un transitorio que no esta incluido en los en los bloques siguientes, el bloque que contiene el evento se descarta y se reemplaza con un bloque libre de transitorios. Como resultado, el análisis de estado estacionario no detecta eventos aleatorios que pueden tener un directo y negativo sobre la contabilidad del equipo.

Formato Dinámico

Si bien los datos de estado estable proporcionan una instantánea de a maquina. los datos dinámicos o en tiempo real proporcionan una imagen en movimiento. Este enfoque proporciona una mejor imagen de la dinámica tanto de la maquina como de su perfil de vibración. Los datos adquiridos utilizando métodos de estado estacionario que sugieren que los perfiles de vibración y las amplitudes de estos son constantes. Sin embargo, eso no es verdad; Todas las fuerzas dinámicas, incluyendo la velocidad de carrera, varían constantemente en todas las maquinas. Cuando se utilizan métodos de adquisición de datos en tiempo real, estas variaciones son capturadas y se muestran para el análisis.

Formato Simple Canal

La mayoría de los programas de monitoreo de vibraciones basados en microprocesadores adquieren datos de vibración de un solo canal. las técnicas de adquisición de un solo canal y el análisis son aceptables para el control rutinario de maquinas rotativas simples. Sin embargo es importante que el análisis de un solo canal puede aumentar con canales múltiples y el análisis dinámico. las técnicas mono canal limita severamente la exactitud del análisis y de la eficacia de un programa de mejora de mantenimiento o fiabilidad predictiva.

Con el método de un solo canal, los datos de adquieren en serie o un canal a la vez. Normalmente, se establece una serie de puntos de datos para cada maquina y los datos son adquiridos en cada punto en una rutina de medición. Considerando que este enfoque es mas que adecuado para la monitorizacion de las maquinas relativamente simples, que se basa en la suposición que la dinámica de la maquina y el perfil de vibración resultante son constantes durante todo el proceso de adquisición de datos. Este enfoque obstaculiza la capacidad de evaluar las relaciones en tiempo real entre dos puntos de medición de la maquina y las variaciones en los parámetros del proceso, tales como la velocidad, carga presión, etc.

Formato de Múltiples canales

Datos de múltiples canales proporcionan la mejor imagen de la relación entre los puntos de mediciones una maquina. Los datos se adquieren simultáneamente desde todos los puntos de medición en la maquina. Con este tipo de datos, el analista puede establecer la relación entre la dinámica de la maquina y el perfil de vibración de toda la maquina.

En la Mayoría de los casos, una grabadora digital se utiliza para adquirir datos de la maquina. debido a que todos los puntos de medición se registran al mismo tiempo, los datos resultantes pueden utilizarse para comparar el perfil de vibración traxial de todos los puntos de medición. esta capacidad mejora en gran medida la capacidad del analista. Para aislar dinamicamente la maquina, encontrar anormalidades y determinar la causa raíz de estas desviaciones.

 

Aplicaciones del Analisis de Vibraciones

Aplicaciones del Análisis de Vibraciones

El uso de análisis de vibraciones no se limita a mantenimiento predictivo. Esta técnica es útil para aplicaciones de diagnostico. El análisis de vibraciones es una de las primeras herramientas de diagnostico para la mayoría de los sistemas mecánicos que se utilizan en la fabricación de productos. Cuando se utiliza correctamente, los datos de vibración proporcionan los medios para mantener las condiciones optimas de operación y eficiencia de los sistemas críticos de la planta. El análisis de vibraciones se puede utilizar para evaluar el flujo de fluido a través de tuberías o recipientes, para detectar fugas, y para llevar a cabo una variedad de funciones de ensayos no destructivos que mejoran la fiabilidad y el rendimiento de los sistemas críticos de la planta.

El siguiente es un listado de equipos que normalmente son controlados por análisis de vibraciones:
Centrífugos

• Bombas
• Compresores
• Sopladores
• ventiladores
• Motor/Generador
• Molinos de Bolas
• Chillers
• Mezcladores
• Cajas de Engranajes
• Centrifugas
• Transmisiones
• Turbinas
• Generadores
• Secadores Rotativos
• Motores Eléctricos

Reciprocante

• Bombas
• Compresores
• Motores Diesel
• Motores a Gasolina
• Cilindros

Tren de Maquina

• Maquinas de Sondeo
• Fresadoras
• Centros de Mecanizado
• Maquinaria para metalmecanica
• Trenes de laminación

Proceso continuo

• Maquinas de colada continua
• lineas de laminación
• lineas de recocido
• lineas de enchapado
• maquinas papeleras
• lineas de fabricación de latas
• imprentas
• Teñidos y acabados
• Lineas de Producción Química
• Lineas de Producción Petroleo
• Lineas de Procesos continuos

Mantenimiento Predictivo

El hecho de que se puedan obtener perfiles de vibración para toda la maquinaria o elementos móviles permite que las técnicas de análisis basadas en vibración sean utilizadas en el mantenimiento predictivo. El análisis de vibraciones es una de las técnicas de mantenimiento predictivo que se utilizan para controlar y analizar maquinas criticas, equipos y sistemas en una planta típica. Sin embargo como se ha indicado antes, el uso de análisis de vibraciones para controlar maquinaria rotativa en pro de detectar problemas y adelantarse a un fallo catastrófico es la técnica mayormente utilizada en los programas de gestión de mantenimiento.

Test de Aceptación

El análisis de vibraciones es un método probado para verificar el rendimiento real en comparación a los parámetros de diseño, mecánicos, procesos y fabricación equipos. Pruebas de pre-aceptación se realizan en la fabrica, estas se utilizan para garantizar que el equipo nuevo tenga la eficacia y el ciclo de vida esperado. Los problemas de diseño, así como los posibles daños durante el transporte o la instalación pueden ser detectados y corregidos antes que se generen daños inesperados a largo plazo.

Control de Calidad

Los controles de vibración en lineas de producción son un método eficaz de garantizar la calidad del producto. Estos controles pueden proporcionar una advertencia avanzada que el acabado superficial de las piezas se esta acercando a un nivel de rechazo. En lineas de proceso continuo de acero o trenes de laminación el análisis de vibraciones puede detectar oscilaciones anormales de componentes que pueden repercutir en la perdida de calidad del producto.

Detección de piezas sueltas o Extrañas

El análisis de vibraciones es útil como una herramienta de diagnostico para la localización de objetos perdidos o extraños en las lineas de proceso o envasado. Esta técnica se ha utilizado con gran éxito por la industria de energía nuclear.

Control de Ruido

Regulaciones federales estatales y locales requieren que se preste atención a los niveles de ruido dentro de las plantas. El análisis de vibración se puede utilizar para aislar la fuente de ruido generado por equipos en la planta, así como los ruidos de fondo generados por las luces fluorescentes y otras fuentes menos obvias. La capacidad de aislar la fuente de ruidos anormales permite acciones correctivas rentables.

Detección de Fugas

Fugas en recipientes y dispositivos de proceso tales como válvulas son un grave problema en muchas industrias. una variación en la vigilancia y análisis de vibración se puede utilizar para detectar fugas y aislar su fuente. Sistemas de detección de fugas utilizan acelero metros unidos al exterior de la tubería de proceso. esto permite que el perfil de vibración sea monitoreado a fin de detectar las frecuencias únicas generadas por el flujo o la fuga.

Diseño e ingeniería de Maquinaria

los datos de vibración se han convertido es una parte critica del diseño y la ingeniería de nuevas maquinas y sistemas de proceso. Los datos derivados de maquinaria similar o existente puede extrapolarse para formar la base de un diseño preliminar. Probar el prototipo permite finalizar los diseños preliminares, así mismo las vibraciones de la prueba se pueden sumar a la base de datos de diseño.

Grados de Libertad

Grados de Libertad
En un sistema mecánico, los grados de libertad indica cuantos números son requeridos para expresar su posición geométrica en cualquier instante. En trenes de maquinas, la relación de la masa, la rigidez y la amortiguacion no es la misma en todas las direcciones, como resultado los elementos giratorios o dinámicos dentro de la maquina se mueven mas en una dirección que en otra. Una compresión clara de los grados de libertad es importante ya que tiene impacto directo en la amplitud de vibración generados por una maquina.

Un Grado de Libertad
Si la posición geométrica de un sistema mecánico se puede definir o expresar como un único valor, se dice que la maquina tiene un grado de libertad. por ejemplo la posición de un pistón que se mueve en un cilindro se puede especificar en cualquier punto en el tiempo mediante la medición de la distancia desde el extremo del cilindro.

un solo grado de libertad no se limita a los sistemas mecánicos simples tales como el cilindro. Por ejemplo, un de gasolina de 12 cilindros con un cigueñal rígido tiene un solo grado de libertad. La posición de todas sus partes móviles (es decir pistones, bielas, válvulas, ejes de levas, etc.) puede ser expresada por un solo valor, en este caso el angulo del cigueñal.

Sin embargo, cuando esta montado sobre resortes, este motor tiene múltiples grados de libertad. Ademas del movimiento de sus partes internas en relación a la manivela, todo el motor puede moverse en cualquier dirección. Como resultado, la posición del motor y cualquier de sus partes internas requieren mas de un valor para trazar su posición real en el espacio.

El calculo del par es un ejemplo principal de un solo grado de libertad en un sistema mecánico. la figura representa un disco con un momento de inercia, I, y esta relacionado con un eje de rigidez torsional K.

La rigidez torsional es definida como el torque externo aplicado, T, en Libras-Pulgadas necesario para girar un disco un radian, el torque puede ser representado por:

En este ejemplo tres pares están actuando en el disco: 

1. el par de torsión del resorte; -Kφ
2. torque de amortiguacion debido a la viscosidad del aire; -cφ
3. par externo; T0 sen (wt)

Glosario de Vibraciones

Fundamentos de Vibraciones

Glosario

Limite de Fallo absoluto.- el nivel máximo de vibración global aceptado en maquinaria.

Aceleración.- Relación de cambio de la velocidad respecto al tiempo.

Acelerometros.- Elemento que utiliza un cristal piezo-electrico para transformar energía mecánica en señales eléctricas.

Amplitud.- Valor Absoluto máximo alcanzado por la perturbación de una onda.

Balance.- todas las fuerzas generadas por/o que actúan sobre un elemento giratorio de una maquina y que se encuentra en estado de equilibrio.

Frecuencia de Giro de la Bola (BSF-Ball Spin Frecuency).- El movimiento de giro de las esferas o los rodillos dentro de un rodamiento.

Ball-pass inner ring (BPFI).- La Velocidad de rotación de las esferas o los rodillos relativo a la pista interna.

Ball-pass outer race (BPFO).- La velocidad relativa entre las esferas o rodillos y la pista externa en un rodamiento.

Banda Ancha.- Una banda con una amplia gama de frecuencias.

Energía de Banda Ancha.- proporciona una aproximación bruta de la condición de la maquina y su tasa relativa de degradación.

Técnica de Banda Ancha.- Técnica de análisis de vibraciones que traza el cambio en la vibración global o de banda ancha en una maquina.

Bomba Centrifuga.- Maquina para mover liquido, como agua, mediante la aceleración radial efectuada por el movimiento de un impulsor.

Desaceleracion en punto muerto.- Esto ocurre al apagar la maquina y se registra una frecuencia sospechosa mientras disminuye la velocidad.

Eje común.- Ejes individuales que existen en un tren de maquinaria.

Desplazamiento.- el cambio de distancia o posición de un objeto relativo a un punto de referencia. La distancia actual, fuera de la linea de referencia, de un eje de rotación en comparación con una referencia estacionaria, por lo general la carcasa de la maquina.

Resonancia Dinámica.- cuando se energiza la frecuencia natural de una estructura giratoria dinámica.

Transformada rápida de Fourier (FFT).- convertir una gráfica de dominio en el tiempo, en componentes de dominio de la frecuencia utilizando procesos matemáticos.

Primer modo de Vibración.- La rotación ligeramente excéntrica de un eje generara una componente de bajo nivel de frecuencia que coincide con la velocidad de rotación del eje.

Cuarto modo de Vibración.- un eje puede flexionarse o deformarse de modo que genere armónicos de la velocidad de rotación.

Frecuencia.- El numero de ciclos completados por una cantidad periódica en una unidad de tiempo.

Dominio de la frecuencia.- Un plano en el que la intensidad de la señal puede ser representada gráficamente como una función de la frecuencia, en lugar de una función de tiempo.

Fundamental o Primera velocidad Critica.- la velocidad critica mas baja.

Frecuencia Fundamental.- Generada por la precesion de la jaula a medida que gira en torno a las pistas de los rodamientos.

Gear mesh.- la frecuencia que es igual al numero de veces que los dientes de engranaje por la velocidad de rotación del eje.

Gravedad.- La atracción gravitacional a la superficie de un planeta o de un cuerpo celeste.

Movimiento armónico.- un movimiento periódico que es una función sinusoidal de tiempo, es decir el movimiento dado por la ecuación X=Acos(Kt+b), donde t es tiempo, A, K y b son constantes.

Armónico.- un componente sinusoidal de una onda periódica, que tiene frecuencia que es múltiplo entero de la frecuencia fundamental. también conocido como componente armónico.

Engranajes Heliciodales.- Ruedas dentadas ejecutadas en ejes paralelos con dentado oblicuo en relacion al eje de rotación.

Hertz.- Unidad de frecuencia. Una oscilación periódica tiene una frecuencia de n hertz si en un segundo pasan n ciclos.

Hidrodinamica.- el estudio del movimiento de un fluido y de las interacciones del fluido con sus limites, sobre todo en el caso de los fluidos incompresibles.

Desbalance.- Algún cambio en el estado de equilibrio.

 Laminar.- Dispuesta en capas delgadas. Perteneciente a flujo laminar viscoso sin turbulencias.

Corte de Baja Frecuencia.- Una frecuencia por debajo de la cual la ganancia de un sistema o dispositivo disminuye rápidamente.

Tren de maquinaria.- una Maquina total, incluido el elemento conductor, el tren de transmisión, y la maquina.

Banda estrecha.- La energía total de un intervalo seleccionado por el usuario. refiriéndose a un ancho de banda de 300 Hertz.

Frecuencia Natural.- La frecuencia natural de la vibración libre de un sistema. La frecuencia a la que un sistema no amortiguado con un solo grado de libertad oscilara tras el desplazamiento momentáneo de su posición de reposo.

Puntos de Nodo.- Cuando el eje se flexiona en una doble curva que cruza su verdadera linea central.

Latigueo de Aceite.- Se produce cuando el espacio entre el eje y el cojinete liso se acerca aun punto de contacto metal-metal.

Remolino de Aceite.- Vibración inestable debido a que la película de fluido tiene una capa insuficiente. El movimiento dinámico de la linea centro del eje usualmente es circular en la dirección de rotación. el torbellino de aceite se produce a la velocidad de flujo de aceite en el rodamiento, por lo general 40 a 49% de la velocidad del eje. el latigueo de aceite se produce cuando la frecuencia de giro coincide con la frecuencia de resonancia del eje. Remolino de aceite y latigueo de aceite pueden ocurrir en cualquier caso en el que un fluido se encuentre entre dos superficies cilíndricas.

Pico-Pico.- Amplitud de una cantidad alternante medida desde un pico positivo a un pico negativo.

Razón.- La cantidad de cambio de alguna cantidad durante un intervalo de tiempo, dividido por la longitud del intervalo de tiempo.

Carta Rathbone.- Proporciona niveles de severidad de la vibración que van desde condición extremadamente suave, operativo, a un limite de fallo absoluto.

Resonancia.- una vibración de gran amplitud en un sistema mecánico causado por un estimulo periódico en el mismo o muy cercano a el periodo natural del sistema.

Resonante.- es un método para excitar las frecuencias naturales el cual consiste en golpear o excitar una maquina o una estructura con un madero o un martillo.

Causa raíz de falla.- Basado en el funcionamiento del tren de maquina y como su dinámica afecta el espectro de vibración.

Frecuencias de Rotación.- relacionada al movimiento de los elementos rodantes, jaula y aros del rodamiento.

Velocidad de Carrera.- la verdadera velocidad de rotación del eje.

forma de onda.- (diente de sierra), Onda que se caracteriza por un tiempo de subida lenta y una fuerte caída, se asemeja al diente de una sierra.

Segundo modo de vibración.- A medida que el eje gira, la forma de doble curva creara dos puntos altos a medida que pasa el transductor de vibración.

Firma de Vibración.- Patrón de vibración característico visto por el equipo de detección.

Firma (FFT).- Normalmente se aplica al espectro de frecuencia de la vibración única para una maquina particular.

Estatico.- Un sonido repentino y agudo que tiende a interferir en la recepción. Sin movimiento o cambio.

Resonancia estática.- Si la frecuencia natural de una estructura dinámica estacionaria o no (como una carcasa), se energiza, esta resonara.

Sincrónico.- En fase, aplicado a dos o mas circuitos dispositivos o maquinas.

Tercer modo de Vibración.- un eje puede flexionarse o deformarse de modo que genere armónicos de la velocidad.

Velocidad.- La razón de cambio de posición de un cuerpo. Este es un vector con magnitud, dirección y sentido.

Vibración.- Un cambio continuo y periódico del desplazamiento respecto a una referencia fija. En un sentido general, es un movimiento periódico. El movimiento se repite en todos sus detalles después de un intervalo de tiempo.

Eje X.- un eje horizontal en un sistema de coordenadas rectangulares.

Eje Y.- Un eje vertical en un sistema de coordenadas rectangulares.

Daño eje Reductor

ANÁLISIS DAÑO EJE REDUCTOR

Reductores Dodge Quantis

Los motorreductores BALDOR-DODGE de la línea QUANTIS RIGHT ANGLE HELICAL BEVEL de piñones helicoidales son  los más eficientes en el mercado, manufacturados en USA y de calidad insuperable.

Las unidades DODGE vienen con motores BALDOR IEC de Alta Eficiencia IE2, de calidad insuperable e increíble rendimiento. 

Todas las cajas reductoras vienen lubricadas de fábrica con aceite mineral Mobilgear 600 XP 220, lo que asegura que el tipo y la cantidad de aceite sean las adecuadas para su aplicación.

 Ejes de Alta resistencia de acero de carbono en diámetros pulgadas o métricas.

Reductor

en  días anteriores adquirió un reductor Dodge Quantis ILH, el cual sufrió Fractura en el eje de salida, esta no es una condición que se presente comúnmente con estos equipos, por lo que se entrara a analizar uno de los factores que pudieron incidir en el fallo del eje.

 

Carga radial y de empuje

La Carga máxima admisible en voladizo o carga radial (OHL; overhung load) es una fuerza radial impuesta en el eje del reductor en una posición más allá del último rodamiento. Los valores indicados en este catálogo son la capacidad máxima admisible de carga radial, en libras, y se basan en la carga que se aplica al eje de la salida del reductor.

Para realizar el cálculo de esta carga utilizamos los datos del reductor y del piñón utilizado en la aplicación.

en una posición más allá del último rodamiento. Los valores indicados en este catálogo son la capacidad máxima admisible de carga radial, en libras, y se basan en la carga que se aplica al eje de la salida del reductor.

Datos:

Potencia del motor         5hp

Velocidad del tornillo 33  rpm

Velocidad de salida del reductor 91

Horas de trabajo por día 6 hora aproximadamente

El silo se llena trabaja de 5 a 6 horas durante 5 o 6 días y luego para por dos meses aproximadamente

Distancia entre centros  500 mm

Piñón conductor motor 80b14 piñón conducido (sinfín) 80b38

Diámetro Primitivo del piñón 4,494inc.

se realizo el cálculo de overhung load según la siguiente formula y utilizando el factor para piñones y cadenas dentadas:

Donde

OLH: Carga radial

Hp: Potencia

F_c: Factor de Conexión de Carga

      En este caso por ser Transmisión por cadena es 1.0

PD: Diámetro del Piñón

RPM: Velocidad del salida del reductor

Entonces:

Carga Radial Permisible

Para cada tipo de reductor, se puede realizar el cálculo de la carga radia permisible en función de la posición de la misma sobre el eje, medida como 0 en el escalón y máxima en la punta del eje.

Para esto utilizamos la siguiente formula basada en los esfuerzos mecánicos.

Para este cálculo utilizamos los datos del fabricante:

 a=2346lbf-in

 b=0

Como esta carga permisible depende de X podemos realizar una gráfica para ver el comportamiento de la misma.

Con esta información podemos afirmar que para la aplicación la distancia mínima permisible para la posición del Piñón debe ser menor a 1,5 pulgadas medidas desde el hombro del eje. 

Ahora bien revisando la foto de la aplicación se aprecia que los dientes del piñón estaban en una posición alejada del escalón o de x=0 en el eje del reductor, casi en el borde del eje, por lo que concluimos que la falla del eje se pudo presentar por una sobrecarga.

Lubricacion Rodamientos

Lubricación Rodamiento 22216 Ventiladores

Para que los rodamientos funcionen de modo confiable y para evitar el contacto directo entre el metal de los elementos rodantes, los caminos de rodadura, las jaulas y otros componentes, los rodamientos se deben lubricar de manera adecuada. El lubricante también evita el desgaste y protege las superficies contra la corrosión. Es de suma importancia elegir un lubricante y un método de lubricación adecuados, y realizar tareas de mantenimiento apropiadas.

Existe una extensa gama de grasas, aceites y lubricantes alternativos disponible para la lubricación de los rodamientos de rodillos. La selección del lubricante y del método de lubricación adecuados depende, fundamentalmente, de las condiciones de funcionamiento, como la velocidad requerida o la temperatura de funcionamiento admisible. Sin embargo, existen otros factores, como la vibración y las cargas, que también pueden influir en el proceso de selección.

En general, las temperaturas de funcionamiento más favorables se pueden alcanzar cuando se le proporciona al rodamiento la cantidad mínima de lubricante necesaria para una lubricación confiable.

Viscosidad del Aceite Base 
La viscosidad del aceite base para grasas normalmente utilizadas para lubricar los rodamientos se encuentra entre 15 y 500 mm2/s a 40°C (105 ° F). Viscosidad del aceite base también gobierna la velocidad máxima recomendada para un rodamiento. La velocidad permitida para la grasa está también influenciada por la resistencia al cizallamiento de la grasa que se determina por el espesante. Para indicar la capacidad de velocidad, los fabricantes de grasa a menudo citan un factor de velocidad, que puede calcularse utilizando:
A=dm*n
    Donde
A=Factor de Velocidad
n=Velocidad de Rotación
dm=diámetro medio del rodamiento

para nuestro caso donde tenemos un rodamiento 22216 el factor A será:

Si el factor de velocidad A supera el 70% de los límites recomendados en la tabla 1, se debe verificar la

influencia del lubricante seleccionado en los límites de velocidad que son proporcionados y comprobar si la

velocidad de rotación esta dentro de estos límites.

Como puede verse el factor de velocidad supera los límites recomendados para cualquier relación de carga con lo cual SKF recomienda que la lubricación se por medio de aceite.

se ha decidido verificar si la viscosidad del aceite utilizado en la aplicación es la adecuada así como verificar la velocidad permisible para el rodamiento utilizando el aceite actual.

Viscosidad del aceite recomendada

La eficacia de del lubricante viene determinada fundamentalmente por el grado de separación entre las

superficies de contacto de rodadura. Para que se forme una película de lubricante adecuada, este debe tener

una viscosidad mínima cuando la aplicación alcance su temperatura de funcionamiento normal. Las

condiciones del lubricante se describen según la relación de viscosidad κ como la relación entre la viscosidad

real del lubricante ν y la viscosidad necesaria ν1 necesaria para una lubricación adecuada.

De acuerdo a lo anterior y con los datos del rodamiento y de operación del mismo tenemos como

resultado:

ν1 = 6.55mm2/s

La viscosidad requerida para un ê = 1 es de 32,1mm2/s

Ahora bien resulta relevante con los datos del aceite utilizado actualmente calcular la relación de viscosidad,

con lo cual tenemos los datos del aceite utilizado en la aplicación cuya referencia es un Mobil SHC 629

A valores de Kappa menores que 1, es decir, cuando la viscosidad a la temperatura de operación es menor que la viscosidad requerida por el rodamiento, vamos a operar en un régimen donde las superficies no van a estar separadas, por lo tanto habrá contacto metal-metal y desgaste. En este sentido el factor de incremento de la vida esperada del rodamiento, está por debajo de valores de 1, lo que significa un deterioro prematuro de los mismos.

A medida que Kappa se acerca a 1, es decir la viscosidad del aceite a la temperatura de operación es casi o igual a la viscosidad requerida por el rodamiento, vemos que el factor de incremento de vida se acerca al valor de la tasa de vida esperada, en este caso igual a 1. 

Para valores de Kappa por encima de 1, es un hecho el poder extender el valor de la vida esperada del rodamiento quizás hasta más allá de dos veces y media. 

A medida que Kappa se acerca a 4, la vida del rodamiento alcanza el máximo (si todo lo demás se mantiene igual) mientras que valores de K por encima de 4 pueden causar incrementos en la fricción fluida, en la viscosidad, deslizamiento de las bolas y otros efectos indeseables. Es generalmente aceptado que valores de Kappa en el rango de 1 a 2.5 son óptimos para la mayoría de los rodamientos.

SELECCIÓN DE GRASA PARA UN POSIBLE CAMBIO EN EL SISTEMA

Con estos parámetros y teniendo conocimiento de la aplicación la grasa que sería apropiada para la aplicación seria una LGHP 2, la cual es un grasa de alto rendimiento para altas temperaturas. 

LGHP 2 es una grasa de gran calidad con un avanzado espesante de poliurea (di-urea) y aceite base mineral, apropiada para rodamientos de bolas y de rodillos que requieren un funcionamiento silencioso a temperaturas entre -40ºC hasta 15ºC.

Propiedades:

 • Vida extremadamente larga a altas temperaturas. 

• Amplio rango de temperaturas. 

• Excelente protección frente a la corrosión. 

• Alta estabilidad térmica y mecánica. 

• Buen funcionamiento en arranques a baja temperatura. 

• Compatible con grasas con espesante de poliurea y litio. 

• Funcionamiento silencioso.

 Aplicaciones:

 • Motores eléctricos: pequeños, medianos y grandes. 

• Ventiladores industriales, incluidos los de alta velocidad.

 • Bombas de agua. 

• Aplicaciones con rodamientos de bolas (y de rodillos) de velocidades media y alta que operen a temperaturas media y alta. 

• Aplicaciones de eje vertical. 

• Rodillos y vagonetas de horno.

Verificación de viscosidad y la influencia de la misma en la velocidad de referencia 

La Velocidad de Referencia para un rodamiento representa la velocidad a la cual, bajo las condiciones de funcionamiento especificadas, existe un equilibrio entre el calor generado por el rodamiento y el calor evacuado por el mismo hacia el eje, el soporte, el soporte y el lubricante.

Intervalos de Relubricación 

Teniendo en cuenta los datos de la aplicación como velocidad temperatura de funcionamiento tamaño del rodamiento, orientación del eje y asumiendo lubricación con una grasa LGHP2, se debería lubricar de manera frecuente el rodamiento, en este caso se deben utilizar 9 gramos de Grasa Cada 100horas de funcionamiento. Si se pensara en lubricación automática un lubricador mono punto para estos rodamientos con una capacidad de 125cc tendría una duración de un mes.

Conclusiones 

1. El factor de Velocidad A para los rodamientos 22216 supera los límites recomendados, en este caso se recomienda continuar con la lubricación por aceite, así mismo este factor al superar los límites recomendados también nos indica y fue confirmado al final que si se tuviera lubricación con grasa esta debería de tener intervalos muy cortos de relubricación. 

2. Al realizar los cálculos de Viscosidad con el aceite utilizado actualmente, nos damos cuenta que la relación de viscosidad está muy cerca de 4 lo que podría supones problemas en el régimen, puesto que con ese valor los rodillos del rodamiento podrían patinarse y la lubricación no podría estar siendo tan efectiva como pareciera. En este caso y con la verificación de la viscosidad y de la relación de la misma, se podría recomendar utilizar un aceite de la misma marca y tipo pero con un índice de viscosidad diferente. 

3. Aunque por la velocidad que manejan los rodamientos no es recomendable realizar lubricación con grasa se decidió realizar la selección de una referencia de la misma, y su posterior verificación para un correcto funcionamiento, la referencia seleccionada es una LGHP 2 cuyas características se enunciaron anteriormente y que teóricamente funcionaria, con una relación de viscosidad cercana a la recomendada, aunque poniendo el funcionamiento del rodamiento al límite de la velocidad permitida y con una relubricación demasiado frecuente. Hay que notar que no se tuvo en cuenta la existencia de cargas axiales en el sistema así como una magnitud de carga estimada que puede o no ser la real del sistema.