Autor: Ing. Henry Espinoza Bejarano
HE Consulting C.A.
Los componentes que más fallan de las cajas de engranajes son: los rodamientos, los sellos y los engranajes.
Las fallas en rodamientos se deben principalmente a cargas axiales y radiales excesivas, lubricación excesiva o insuficiente y el uso de lubricantes incorrectos. De acuerdo con un artículo publicado por Gareth Lenton, General Manager de ERIKS, una empresa de reparación y reacondicionamiento de cajas de engranajes certificado por SKF, alrededor del 50% de todas las fallas de las cajas de engranajes se presentan en los cojinetes.
Las fallas de sellos de ejes de las cajas de engranajes se deben a tres factores principales:
- Altos niveles de contaminación, como la suciedad y otros desechos que se acumulan alrededor de los ejes. A medida que cada eje gira, la suciedad y la arena erosionan el sello, lo que hace que se desgaste.
- Desalineación de los acoples de los ejes de la caja de engranaje.
- Exposición de la caja de engranaje a temperaturas fuera de sus especificaciones de funcionamiento, que producen deformación y daños en los sellos.
Los engranajes suelen fallar por fatiga, sobrecarga, instalación incorrecta, desalinearon durante el funcionamiento o contaminación del lubricante. Las partículas duras de desgaste quedan atrapadas entre los dientes de los engranajes causando calor, desgaste y posiblemente fractura.
Los sellos que se desgastan permiten la fuga de lubricante, además los contaminantes pueden ingresar del exterior a la caja de engranajes a través de los sellos dañados, los sistema de ventilación ineficientes, por actividades de mantenimiento y por desgaste de engranajes, rodamientos y otros componentes internos sometidos a fricción o corrosión.
10 ACCIONES CLAVES DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE CAJAS DE ENGRANAJES
- Verificar que la caja de engranajes opera dentro de especificaciones del fabricante: Las cajas de engranajes deben inspeccionarse para verificar si opera dentro de las condiciones mecánicas y térmicas establecidas por los fabricantes. En muchas ocasiones, las cajas de engranajes están siendo impulsadas por una potencia de entrada mayor que la máxima recomendada u operan fuera de sus especificaciones de diseño.
- Mantener buena limpieza: Puede parecer simple, pero a menudo las cajas de engranajes funcionan en un entorno sucio y polvoriento. Si bien esto es inevitable hasta cierto punto, es importante minimizar los efectos del entorno operacional. La capa de suciedad puede provocar un aumento de la temperatura de funcionamiento, o una posible contaminación del lubricante y sellos. Por lo tanto, las cajas de engranajes industriales deben limpiarse regularmente.
- Inspección de los sellos de los ejes: Compruebe si hay fugas de aceite en el eje de entrada y salida de ejes a la caja de cambios. Las fugas indican que los sellos ya no cumplen con sus funciones: a) de evitar la entrada de polvo, partículas y agua del medio ambiente; y b) evitar pérdida de lubricación. Los sellos deben reemplazarse, sin demora, para evitar la contaminación interna de la caja de engranajes o una lubricación inadecuada.
- Inspeccionar respiraderos: Los respiraderos tienen como función principal mantener la presión interna igual a la atmosférica, pero tienen como función secundaria impedir que entre agua, polvo y partículas al interior de la caja de engranajes. Los respiraderos deben ser del tipo y modelo adecuado y mantenerse limpios en todo momento para permitir que la caja de cambios respire con facilidad.
- Verificación de las temperaturas (sobrecalentamiento): La temperatura se puede verificar en diferentes lugares de la caja de engranajes, como apoyo de rodamientos, lubricante, acoples y carcasa. Se pueden utilizar sensores de contacto, pistolas de temperatura infrarroja o sensores instalados en la caja de engranaje.
- Inspeccionar los engranajes: Se puede hacer inspección visual ayudada con lupa y luz, los engranajes internos encerrados se inspeccionan quitando las tapas de inspección o con la ayuda de un endoscopio. Se buscan signos de desgaste, como picaduras y desconchados, y se busca presencia de desalineación a través de la huella de contacto entre los dientes o usando marcadores de contacto, como el azul de metileno.
- Verifique la holgura y juego longitudinal del eje: Con un indicador de carátula se puede verificar cualquier aumento en la holgura de engrane entre los engranajes (Backlash), sí como cualquier aumento del juego longitudinal y holgura radial en los ejes de entrada y salida. Un aumento en la holgura podría ser una indicación del desgaste de los dientes del engranaje, que no siempre es visible a simple vista. Un aumento en el juego o elevación del extremo del eje indicaría desgaste dentro de los elementos rodantes de los cojinetes o incluso desgaste en las carcasas de los cojinetes.
- Análisis de vibraciones. El análisis periódico de vibraciones de las cajas de engranajes permite diagnosticar muchos modos de fallas que producen síntomas de vibración, como son: desgaste de engranajes, desgaste de rodamientos, holgura interna y externa y desalineación.
- Inspeccionar la gestión, selección del lubricante y condiciones de lubricación: El lubricante debe cumplir con las especificaciones del fabricante de la caja de engranajes en cuanto a tipo, grado de viscosidad, paquete de aditivos y cantidad. El nivel de aceite es importante mantenerlo dentro del rango permitido. Los cambios de lubricante deben llevarse a cabo regularmente, según las recomendaciones del fabricante o de acuerdo a las acciones del monitoreo del lubricante.
- Análisis de lubricante: El análisis periódico de muestra de lubricante y/o el monitoreo online del lubricante permite diagnosticar fallas tribológicas, como son: aceite inapropiado, degradado o contaminado; inicio de desgaste en engranajes y rodamientos y desgaste en sellos. Es importante seleccionar las pruebas más apropiadas según criterios de conto y efectividad y utilizar la mejor práctica de toma de muestra.
Referencie este articulo como: Espinoza, Henry (2022). “Cuales son las principales causas de fallas en las cajas de engranajes”. Programa Internacional de Formación en Mecánica de Equipos Rotativos. HE Consulting.