Comprensión de los daños en los rodamientos: causas, modo de fallo y prevención

Los cojinetes son componentes robustos y fiables en la ingeniería mecánica y la construcción de máquinas personalizadas. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, pueden ocurrir daños en los rodamientos de estos elementos de máquinas ampliamente utilizados, generalmente como resultado de un comportamiento inusual durante el funcionamiento. En el peor de los casos, los daños en los rodamientos pueden provocar un fallo total de los cojinetes, lo que puede provocar tiempos de inactividad no deseados. Por eso es importante detectar a tiempo los primeros síntomas de daños en los cojinetes y remediar sus causas. En este artículo, analizamos los síntomas de daños en los rodamientos, sus causas y los modos de fallo típicos.

¿Cómo se producen los daños en los rodamientos?

Los daños en los rodamientos pueden deberse a diversas causas, algunas de las cuales se deben al desgaste y al montaje incorrecto. Sin embargo, los daños en los rodamientos a menudo se producen debido a un diseño inadecuado durante la fase de diseño, lo que puede provocar una sobrecarga del rodamiento. Además de una instalación defectuosa y una sobrecarga, la contaminación y la lubricación insuficiente o incluso faltante son razones típicas por las que fallan los rodamientos.

En cualquier caso, es necesaria una revisión en profundidad de las causas en caso de daños en los rodamientos para garantizar la longevidad y seguridad de la aplicación. Los rodamientos dañados no deben inspeccionarse completamente aislados. Los componentes circundantes pueden verse afectados negativamente por el comportamiento operativo alterado del rodamiento o incluso pueden considerarse una causa potencial del daño del rodamiento.

¿Qué síntomas se pueden utilizar para identificar daños en los rodamientos?

Los daños en los rodamientos generalmente se pueden reconocer por el hecho de que el comportamiento operativo cambia gradualmente. Dependiendo del entorno operativo y la aplicación, los daños en los rodamientos se pueden notar en forma de diferentes síntomas.

Muy a menudo, los daños en los rodamientos pueden detectarse mediante ruidos de funcionamiento inusuales. Silbidos o ruidos irregulares son una clara indicación de daño. El ruido de los rodamientos suele deberse a una lubricación inadecuada o inapropiada. Pero las cargas excesivas y los errores en la instalación de los rodamientos también pueden ser motivos de ruido en los rodamientos.

Si los rodamientos son accesibles o visibles desde el exterior, también se pueden detectar daños debido a un funcionamiento irregular de los rodamientos. El funcionamiento desigual o impreciso puede deberse a golpes, vibraciones, pero también a la suciedad. Otro síntoma de daños en los rodamientos son las temperaturas excesivas. Las temperaturas excesivas en el rodamiento generalmente pueden atribuirse a una mayor fricción. Sin embargo, una cantidad excesivamente baja o alta de lubricante, sobrecargas o errores de instalación también pueden aumentar la temperatura del rodamiento.

En principio, los rodamientos deben inspeccionarse para detectar estos síntomas durante las inspecciones de rutina para evitar daños a los cojinetes y contrarrestar preventivamente cualquier tiempo de inactividad resultante de la aplicación.

¿Cuáles son los modos de fallo típicos?

Cada tipo de daño tiene sus propias características y modos de fallo. A partir de los modos de fallo, se pueden sacar conclusiones sobre las causas del defecto y se pueden iniciar las contramedidas adecuadas. Los daños típicos en los rodamientos incluyen, por ejemplo, desgaste, corrosión, muescas, bruñido y flujo de corriente. Los rodamientos dañados o averiados suelen tener una combinación de diferentes daños.

A continuación, se examinan con más detalle algunos de los modos de fallo más comunes, sus características y posibles causas y se destacan con ejemplos.

Daños en los rodamientos debido al desgaste

El desgaste incluye daños en la superficie causados por la fricción por deslizamiento en los cuerpos de los rodillos, las superficies de los muñones o las caras frontales, entre otras cosas. En el caso de los cojinetes, en circunstancias normales apenas se nota un desgaste. Sin embargo, puede producirse desgaste si el rodamiento entra en contacto con partículas extrañas o la lubricación es insuficiente. Las vibraciones en los rodamientos estacionarios también pueden provocar desgaste.

Las partículas pequeñas, como la abrasión del metal, pueden provocar desgaste en las pistas de rodadura, los cuerpos rodantes y la jaula del rodamiento, lo que a su vez hace que las superficies tengan un aspecto mate. La granulación y el tipo de partículas determinan el grado de mateado. Por ejemplo, una coloración verdosa de la grasa del rodamiento puede indicar abrasión en la jaula de latón. Otros signos de desgaste pueden ser pequeñas hendiduras o muescas en las pistas de rodadura. Esto se debe, entre otras cosas, a falta de limpieza durante el montaje, juntas ineficaces o lubricantes contaminados.

Si hay muy poco lubricante o éste pierde su lubricidad, no se puede formar una película lubricante suficientemente viable. Esto conduce a un contacto metal con metal entre los cuerpos rodantes y las pistas de rodadura. Cuando el lubricante se consume por completo, la temperatura aumenta significativamente. Como resultado, el acero endurecido para cojinetes pierde su dureza y las superficies se decoloran. En casos extremos, la temperatura puede aumentar tanto que el rodamiento se atasca. Si falta la película lubricante y esto provoca un contacto metal con metal entre los cuerpos rodantes y las pistas, las vibraciones pueden provocar pequeños movimientos entre los cuerpos rodantes y los anillos de rodadura. Esto, a su vez, puede provocar que pequeñas partículas se desprendan de las superficies. Con el tiempo, esto crea depresiones en las que a menudo se desarrolla óxido debido a la oxidación de las partículas desprendidas.

Daños en los rodamientos debido a muescas en las pistas de rodadura

Se producen muescas o picaduras en las superficies del rodamiento cuando se aplican cargas elevadas a un rodamiento estacionario o cuando entran objetos extraños en el rodamiento. Sin embargo, la sobrecarga debida a una instalación incorrecta también puede provocar abolladuras.

Si partículas extrañas penetran en el rodamiento y los cuerpos rodantes las hacen rodar hacia las pistas de rodadura, se pueden producir muescas. Pueden quedar objetos extraños y otras partículas de suciedad en el rodamiento debido a una limpieza inicial insuficiente o a la falta de limpieza después de los procesos de trabajo. Si los rodamientos están sometidos a cargas y vibraciones durante un período de tiempo prolongado, se pueden formar las llamadas marcas de ralentí. Son típicas de las marcas de ralentí las impresiones uniformes distribuidas sobre la pista de rodadura a la distancia de los cuerpos rodantes. Las cargas máximas debidas a golpes o sobrecargas estáticas también pueden provocar depresiones en las pistas de rodadura, que también se manifiestan como muescas en la distancia de los cuerpos rodantes. Los modos de fallo a menudo resultan de una fuerza excesiva sobre uno de los anillos de pista durante el montaje y desmontaje.

Dado que los contornos de las muescas se someten a una gran tensión cada vez que se produce el vuelco tras la introducción de cuerpos extraños, se pueden producir las llamadas roturas. Estos pueden extenderse en la dirección de rodadura en forma de V por toda la pista de rodadura. Cuanto más fuerte sea la definición del contorno de la impresión (p. ej. en minerales duros) y cuanto mayor sea la carga, mayor será la probabilidad de que se produzcan más roturas y fallos del rodamiento.

Daños en los rodamientos debido a la corrosión

La corrosión es uno de los modos de fallo más graves de los rodamientos. Ocurre en condiciones de funcionamiento en las que la humedad o medios agresivos entran en contacto con el rodamiento y el lubricante ya no puede proteger las superficies del rodamiento.

La corrosión debida a la humedad (óxido) se distribuye de manera desigual por todo el rodamiento en forma de cicatrices de óxido de color marrón. Los periodos de inactividad prolongados también provocan frecuentemente defectos de oxidación en la distancia de los elementos rodantes. Los daños por corrosión causados por la humedad se producen por un almacenamiento inadecuado, por condensación por cambios de temperatura, pero también por un sellado inadecuado y discos de cobertura defectuosos.

Además de la humedad, los medios agresivos también pueden provocar daños por corrosión en los rodamientos. Por lo tanto, es importante tener en cuenta los materiales operativos en contacto con el rodamiento durante el diseño y realizar el mantenimiento únicamente con agentes de limpieza aprobados. El color de los defectos suele ser diferente y se deben a errores de sellado o al contacto con productos químicos agresivos o lubricantes inadecuados.

Otros tipos de daños en los rodamientos

En cojinetes en entornos donde circula corriente (p. ej. en motores eléctricos o durante la soldadura), el flujo de corriente a través del rodamiento puede provocar daños térmicos al material. Estos modos de fallo suelen manifestarse como cráteres o formación de estrías en el rodamiento y se forman en los puntos de contacto de las partes rodantes. Este tipo de daño en los rodamientos puede extenderse a toda la superficie del rodamiento.

El daño a los rodamientos debido a una lubricación inadecuada es un problema común que puede afectar significativamente el rendimiento y la vida útil de los rodamientos. Demasiado lubricante puede ser tan dañino como muy poco. Un llenado excesivo provoca una mayor resistencia en el rodamiento, lo que a su vez conduce a una generación excesiva de calor. Este calor puede afectar la lubricidad del lubricante y provocar el deterioro de los componentes del rodamiento. Por el contrario, la falta de lubricante provoca una mayor fricción entre las partes móviles del rodamiento. Esto da como resultado un desgaste excesivo, una mayor generación de calor y, en última instancia, un fallo prematuro de los rodamientos. El agua, el polvo y otros contaminantes pueden contaminar los lubricantes y reducir su lubricidad. Además, los lubricantes pierden su eficacia con el tiempo. Los lubricantes viejos pueden perder sus propiedades lubricantes, lo que puede provocar un mayor desgaste y fallos en los rodamientos.

Las tensiones en la orientación de montaje afectan a la pista de rodadura en la medida en que se hace evidente un desgaste no uniforme. El tipo de estrés presente es decisivo en este caso. Las tensiones radiales en un rodamiento de bolas, como por ejemplo una holgura del rodamiento demasiado estrecha, pueden manifestarse mediante la aparición de huellas circunferenciales en ambos aros del rodamiento. Por el contrario, los tipos de fallo de los rodamientos de bolas debidos a tensiones ovaladas se detectan por un mayor desgaste de las superficies de rodadura opuestas, mientras que las piezas intermedias tienen un desgaste significativamente menor. Un ejemplo de esto sería un anillo exterior sometido a cargas de compresión radial. Las causas de la tensión a menudo pueden encontrarse en la deformación de los rodamientos o de los componentes circundantes. La causa de la tensión también puede ser una selección inadecuada de un rodamiento en relación con las fuerzas actuantes de la aplicación.

¿Cómo se pueden prevenir daños en los rodamientos?

En general, los cojinetes cuidadosamente seleccionados alcanzan la vida útil prevista. Sin embargo, errores a menudo evitables provocan un desgaste prematuro de estos rodamientos. Estos defectos prematuros normalmente no son el resultado de la fatiga del material, sino que se deben a una serie de defectos:

• Error de montaje
• Manejo defectuoso
• Lubricación insuficiente
• Entrada de cuerpos extraños
• Desarrollo excesivo de calor.

Para tomar medidas efectivas contra tales fallos, se requiere un examen exhaustivo del modo de fallo, el tipo de fallo y las causas potenciales. Esto requiere un conocimiento preciso de todas las condiciones relevantes previas y posteriores al fallo, incluida la aplicación específica, las condiciones de operación y el entorno. La implementación de contramedidas exitosas puede evitar en gran medida problemas similares en el futuro.

Por lo tanto, los riesgos potenciales de daños y fallos en los rodamientos ya deben tenerse en cuenta al seleccionarlos y determinar las especificaciones. Por ejemplo, en caso de duda, se deben preferir los rodamientos que no se pueden reparar (permanentemente engrasados) a los rodamientos relubricados. Además, el material del rodamiento y el lubricante deben corresponder a la capacidad de carga, las cargas estáticas y dinámicas, las temperaturas esperadas y los medios ambientales en contacto con el rodamiento.

MISUMI ofrece una amplia selección de cojinetes de alta calidad configurables individualmente. Además, siempre se deben observar las especificaciones del fabricante del rodamiento y del proveedor del lubricante. El montaje adecuado y la inspección y el mantenimiento periódicos le ayudan a mantener los cojinetes para una larga vida útil y un alto nivel de seguridad en su aplicación.

En la gestión de producción moderna, la monitorización de la ubicación de los rodamientos también se puede realizar mediante monitorización de ruido (micrófono), análisis de frecuencia o análisis de vibraciones. El principio de funcionamiento se basa en la determinación de emisiones sonoras excesivas o en el examen de frecuencias de daños específicas de los rodamientos de bolas que indican daños en los rodamientos en cuestión. Estos sistemas están disponibles para los profesionales y se integran directamente en el control de producción. Sin embargo, también es posible utilizar pruebas apropiadas independientemente del control de producción como parte del mantenimiento o mantenimiento preventivo. MISUMI ofrece los siguientes instrumentos de medición para monitorización: Medidor de vibraciones y luz estroboscópica industrial (monitoriza la vibración mientras se ejecuta).