Mantenimiento y diagnóstico de fallas en rodamientos de giro: guía del ingeniero de campo

Un rodamiento de giro es un rodamiento anular de gran diámetro que permite que la estructura superior de una grúa, excavadora o turbina gire bajo una carga combinada. Incluso uno correctamente especificado puede fallar en el tercer año cuando debería haber durado quince, casi siempre debido a cómo se instaló el anillo, cómo se lubricó y si las señales de advertencia se detectaron con suficiente anticipación para actuar. Esta guía de campo recorre todo el ciclo de uso del rodamiento de giro: instalar el anillo, lubricarlo conforme al programa, interpretar las señales de desgaste y decidir si debe repararse o reemplazarse.

Por qué los rodamientos de giro fallan prematuramente (y generalmente no es por el acero)

Seleccionar correctamente el rodamiento de giro adecuado resuelve los problemas de capacidad de carga, pero no garantiza por sí solo la vida útil. Al revisar las recomendaciones de los fabricantes de rodamientos sobre instalación y mantenimiento, aparece una lista sorprendentemente breve de causas raíz de falla: una superficie de montaje fuera de planitud, un par de apriete desigual en los pernos, un ciclo de relubricación omitido o la entrada de polvo y humedad a través de un sello dañado.

• Error de instalación: superficie de montaje sin la planitud requerida o pernos apretados de manera desigual
• Falla de lubricación: relubricación omitida o grasa inadecuada
• Contaminación: entrada de suciedad o agua a través de un sello dañado
• Sobrecarga: operación por encima del momento nominal

Ninguna de estas causas se debe a defectos del material. Todas son decisiones tomadas durante la vida útil que hacen que dos rodamientos del mismo lote funcionen de manera completamente distinta en máquinas con rutinas de mantenimiento diferentes. Esto se aplica por igual a los rodamientos de giro de bolas de una hilera con contacto de cuatro puntos, de contacto de ocho puntos, de rodillos cruzados o de rodillos de triple hilera (tres hileras), ya sean lisos (sin engranaje), con dientes de engranaje exteriores o con engranaje interior, así como a los rodamientos de corona giratoria y de mesa giratoria.

💡 Consejo profesional

El descascaramiento por fatiga de la pista de rodadura se considera un desgaste normal después de que un rodamiento alcanza toda su vida útil nominal. Otras señales de falla aparecen mucho antes, como se explica más adelante en “Interpretación de las señales de advertencia”.

A partir de aquí, esta guía sigue la cronología de la vida útil del rodamiento: cómo garantizar una instalación y lubricación correctas, detectar pronto posibles problemas y saber cuándo considerar una reparación en lugar de un reemplazo. La guía de especificación y selección de rodamientos de giro de Aubrik explica cómo elegir el tipo de anillo, las dimensiones y el cálculo del momento adecuados.

Instalación: recorrido de la trayectoria de carga

Los pernos de montaje soportan la carga del anillo y la transmiten a la estructura de soporte del equipo antes de que llegue a la pista de rodadura; tanto el anillo interior como el exterior dependen de esa fuerza de sujeción para mantener alineada la trayectoria de la carga durante la rotación. Cuando esa trayectoria es desigual, ya sea porque la superficie de montaje está fuera de planitud o porque los pernos no se apretaron en la secuencia correcta, el anillo queda sometido a un estado de esfuerzos para el cual nunca fue diseñado.

Apriete de pernos: la secuencia importa tanto como el valor del par

El valor por sí solo solo resuelve la mitad del trabajo. Las recomendaciones de las National Academies sobre la precarga de pernos sugieren un apriete por etapas para sujetar uniformemente una junta empernada: primero ajustar a mano, luego aplicar aproximadamente el 25% del par objetivo, seguido de alrededor del 50%, 75% y, por último, 100%, avanzando en un patrón de estrella o diagonal en lugar de hacerlo alrededor de la circunferencia. Un atajo habitual consiste en ajustar los pernos de forma secuencial alrededor del anillo; esto hace casi inevitable que los últimos pernos apretados queden sometidos a un esfuerzo excesivo de compresión respecto de los que se apretaron antes.

• ✔ Asegúrese de limpiar la superficie de contacto del rodamiento y comprobar que no haya contaminantes atrapados debajo del anillo. Estos reproducirán un problema de planitud incluso si la superficie se mecanizó con precisión.
• ✔ Asegúrese de que los pernos cumplan con la clase de propiedades indicada por el fabricante (comúnmente un grado definido según las clases de propiedades de ISO 898-1); un perno de una clase inferior, aunque se apriete al valor de par correcto, seguirá proporcionando una fuerza de sujeción insuficiente.
• ✔ Continúe apretando con el patrón de estrella alternado y vuelva a revisar los primeros pernos para comprobar que no se hayan aflojado por los esfuerzos introducidos al apretar los pernos vecinos. La interacción elástica suele hacer que los pernos ya apretados pierdan tensión a medida que se aprietan los cercanos.

Los técnicos de servicio en campo señalan constantemente cuánto daño puede causar un perno de montaje flojo antes de que alguien lo detecte. En una publicación muy popular sobre el desmontaje para reemplazar un rodamiento de giro, alguien escribió:

“si no asienta por completo los pernos, puede doblarlos o romperlos, o arrancar las roscas de la pieza.”

r/EngineeringPorn, hilo sobre el mantenimiento de rodamientos de giro

Con el anillo del rodamiento correctamente fijado al eje y a su estructura de montaje, ha terminado el recorrido de la trayectoria de carga: el rodamiento ahora recibe la carga tal como indica su capacidad nominal. Si está seleccionando un rodamiento en lugar de montar uno que ya tiene, conviene analizar el aspecto de la carga de esa decisión con una herramienta como la calculadora de momento de inclinación de Aubrik.

Intervalos de lubricación y relubricación según el factor de trabajo

Las recomendaciones publicadas por los fabricantes sobre la frecuencia de relubricación de un rodamiento de giro son sorprendentemente dispares: algunos documentos indican un intervalo de 50 a 500 horas, otros establecen 100 horas, otros dividen el intervalo según la velocidad del equipo y una referencia de SKF sobre mantenimiento de rodamientos archivada por el MIT señala que la propia grasa se degrada con el tiempo incluso durante el almacenamiento, antes de que el rodamiento opere una sola hora. No permita que esa disparidad le genere confusión: la necesidad de lubricación depende más del entorno de operación que del propio rodamiento; un rodamiento de giro lubricado con grasa en equipos de minería, como una apiladora, recuperadora o cargadora, necesita un intervalo más corto que uno de la misma construcción instalado en la torreta de una sala limpia o en equipos de laminación, y ninguno de esos programas de engrase se aplica a los pequeños cojinetes lisos autolubricados que a veces se usan en mesas giratorias para servicio ligero. Muchos de estos anillos están diseñados para aplicaciones que requieren rotación intermitente mientras soportan simultáneamente cargas radiales, axiales y de momento elevadas, precisamente por eso la tabla de factores de trabajo que aparece a continuación considera el entorno como el factor decisivo, no el tipo de rodamiento.

La compatibilidad del lubricante puede ser tan importante como la frecuencia de lubricación. Usar una grasa con un espesante distinto del que ya contiene el rodamiento degrada la estructura de ambos lubricantes en lugar de simplemente reponerla; por eso, en general, los tipos de lubricante especificados por el fabricante deben considerarse obligatorios y no una mera recomendación inicial.

Señales de desgaste y falla: guía de campo de 9 señales de desgaste

La mayoría de los problemas de los rodamientos de giro presentan síntomas tempranos —algo de ruido o un ligero aumento del consumo de energía— antes de la falla total o el agarrotamiento, y lo difícil es reconocer qué significan en conjunto esos síntomas tan distintos. Un estudio revisado por pares sobre la evaluación del estado de los rodamientos respalda precisamente este tipo de seguimiento periódico de señales, en vez de esperar a que ocurra una sola falla grave. Los componentes de un rodamiento de giro están diseñados para ofrecer una relación óptima entre economía y capacidad para una carga determinada en diversas aplicaciones que requieren rotación intermitente, desde mesas indexadoras hasta el accionamiento del reductor de una apiladora; los diseños de giro con bolas, que a veces se comercializan como rodamientos de corona giratoria de bolas, son las soluciones de rodamientos de giro más sencillas del mercado, y comprender mediante una sección transversal cómo funciona un rodamiento de giro facilita la lectura de la tabla de diagnóstico que aparece a continuación.

¿Cuánto dura un rodamiento de giro?

No existe una sola cifra para la vida útil: esta depende mucho más del factor de trabajo y de la calidad del mantenimiento que de las capacidades nominales del rodamiento. Un rodamiento de giro de grúa con un programa regular de lubricación y revisión de pernos suele durar de 10 a 15 años en trabajos de construcción; un rodamiento de orientación o inclinación de una turbina eólica suele dimensionarse para una vida de proyecto de la turbina de 20 años. Ambos supuestos parten de que realmente se siguió el mantenimiento descrito en esta guía; si se omite, cualquiera de los dos rodamientos fallará mucho antes de concluir ese periodo.

“En una aplicación de giro, la bola sometida a mayor carga puede soportar varias veces la carga promedio, por lo que el diagnóstico en campo debe detectar los primeros síntomas, sin esperar a que el rodamiento pida ‘ayuda’ al quedar bloqueado.”

Equipo de ingeniería de Aubrik, División de Rodamientos de Giro y Accionamientos

El desmontaje bien documentado realizado por un técnico muestra cuándo reparar un rodamiento de giro y cuándo desecharlo: una unidad contaminada, pero sin deformación física, suele justificar una limpieza exhaustiva y la instalación de bolas nuevas. A continuación se explica cómo tomar esa decisión.

Rodillos cruzados, bolas o tres hileras: ¿cuál se desgasta de forma diferente?

El árbol de decisión de construcción según la carga de Aubrik explica qué tipo —rodamiento de bolas con contacto de cuatro puntos, rodamiento de rodillos cruzados o rodamiento de rodillos de tres hileras— conviene comprar para un caso de carga determinado; también abarca los materiales, desde acero estándar para rodamientos hasta opciones resistentes a la corrosión cuando esta propiedad importa más que la capacidad bruta. Sin embargo, una vez instalado el rodamiento giratorio, las características de envejecimiento de los distintos diseños hacen que su mantenimiento cotidiano esté lejos de ser idéntico.

Escala de precisión de los rodillos cruzados: exigencia de mantenimiento según la construcción

El tipo de construcción óptimo no cambia una vez instalado el rodamiento, pero sus patrones particulares de envejecimiento influirán en su mantenimiento. Por ejemplo, un rodamiento de rodillos cruzados instalado en el cabezal de un robot industrial para realizar movimientos precisos requerirá revisiones de la planitud del montaje a intervalos más cortos que un rodamiento de bolas con contacto de cuatro puntos en una aplicación de giro de grúa, aunque ambos pueden utilizar intervalos de revisión similares en condiciones equivalentes.

¿Reparar, reacondicionar o reemplazar? Hoja de evaluación del momento de inclinación

Que un rodamiento de giro todavía no haya fallado físicamente no significa que sea seguro operarlo. Esto es lo que determina si el desgaste impide continuar la operación:

Comparación resuelta: el operador de una grúa detecta 1,4 mm de holgura axial en un rodamiento cuya especificación del OEM es de 1,0 mm, mientras que el valor de referencia durante la puesta en servicio fue de 0,3 mm. Esa condición excede los límites documentados, por lo que, según la lógica anterior, el rodamiento debe someterse a una inspección por una persona calificada en lugar de basarse en una conjetura del personal de planta; la inspección determinará si debe reemplazarse.

Verificación de un anillo de reemplazo: lista de comprobación para el abastecimiento en China

Una vez tomada la decisión de reemplazar el rodamiento, el abastecimiento de la pieza puede ser tan crítico como el propio rodamiento. El proceso de reemplazo directo del fabricante para la línea original de rodamientos de Aubrik —que cubre los requisitos de los clientes, desde pequeños rodamientos de giro de unos cientos de milímetros hasta anillos de varios metros de diámetro, con opciones de acero estándar o resistente a la corrosión— se describe en la página de rodamientos de giro; la siguiente lista de comprobación se aplica tanto si vuelve a realizar el pedido al fabricante original como si elige un proveedor nuevo.

• Confirme que el número de pieza coincida con el código de designación original; esto incluye el diámetro interior del rodamiento, el tipo de engranaje y el patrón de orificios, además del diámetro exterior (OD); en los anillos pequeños del intervalo de 80 mm a 310 mm es tan fácil equivocarse de tipo de engranaje como en los grandes.
• Exija un certificado de dureza de la pista de rodadura, incluida la profundidad de la capa endurecida; una pista puede aprobar una revisión superficial y aun así carecer de la dureza de capa necesaria para soportar la carga nominal.
• Solicite documentación de trazabilidad, en forma de certificado de laminación, para la aleación específica prevista para el componente original.
• Compare los plazos de entrega cotizados con la capacidad de producción, no solo con una estimación de ventas; identifique la planta específica y el espacio concreto del programa de producción asignado al rodamiento.

Monitoreo de condición y transición hacia el mantenimiento predictivo

Los rodamientos de giro suelen estar dentro de la estructura interna de una máquina —debajo de una plataforma giratoria o dentro del bastidor de giro de una grúa—, por lo que no son tan accesibles como un rodamiento de eje montado externamente y, como se explicó antes, una falla del rodamiento de giro implica riesgos de vuelco y daños estructurales que la convierten en un asunto crítico de seguridad, no solo en una pérdida de productividad. Al considerar en conjunto estos dos hechos establecidos, la justificación para integrar el monitoreo de condición en este tipo específico de rodamiento resulta más sólida que un discurso genérico de transformación digital; se trata de una valoración que esta guía deriva de los hechos sobre acceso y seguridad ya expuestos, no de una afirmación procedente de un único estudio.

La actividad de patentes confirma que este sigue siendo un foco activo de ingeniería

La actividad reciente de patentes lo respalda: una patente estadounidense presentada en 2024, US20240068908A1, analiza un sistema basado en emisiones acústicas que detecta daños en la pista de rodadura antes de que sean físicamente evidentes. Una patente de utilidad alemana anterior, DE20316544U1, va más allá y describe un sistema de monitoreo diseñado específicamente para rodamientos de giro de gran diámetro. Esto parece ser un campo de interés continuo para la ingeniería, no una idea estancada.

Aunque se ha dicho que el mercado general del mantenimiento predictivo alcanzará decenas de miles de millones y seguirá creciendo hasta bien entrada la primera mitad de la década de 2030, el tamaño de ese mercado no es realmente la principal justificación para invertir en el monitoreo de un rodamiento determinado. De hecho, si resulta difícil inspeccionar visualmente el rodamiento y un modo de falla será crítico para la seguridad, la instrumentación es simplemente un costo de aseguramiento razonable antes del próximo desmontaje programado, no después.

• Si ya registra la corriente del motor de accionamiento, dé seguimiento a ese parámetro a lo largo del tiempo y compárelo con las lecturas de referencia obtenidas durante la puesta en marcha.
• Con una herramienta portátil de análisis de vibraciones en cada inspección de servicio, puede identificar muchos de los mismos problemas que revelaría un sistema instalado permanentemente, pero a un costo mucho menor; la clave de señales de desgaste presentada anteriormente en esta guía explica cómo interpretar las desviaciones detectadas.
• Esta misma lógica relacionada con la dificultad de acceso se aplica tanto a un rodamiento de giro instalado en una excavadora como a uno instalado en una grúa: la corona de giro de una excavadora oculta su pista de rodadura tan completamente como la de una grúa, y esta es precisamente la aplicación de rodamientos de giro en la que el monitoreo se amortiza con mayor rapidez.

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