Vida útil de los rodamientos: ¿Cuánto pueden durar?

¿Cuál es la vida útil de un rodamiento?

En primer lugar, es esencial aclarar que la pregunta "¿Cuánto tiempo se puede utilizar un rodamiento?" implica que el rodamiento ya está en servicio y pregunta por su duración de uso.

Esta discusión no incluye el tiempo de almacenamiento de los rodamientos no utilizados.

La duración de uso de un rodamiento también depende de otra norma, es decir, ¿en qué condiciones se considera inutilizable un rodamiento?

Generalmente, consideramos que un rodamiento ha fallado cuando ya no puede ofrecer el rendimiento diseñado durante su funcionamiento. El fallo de un rodamiento se clasifica en dos situaciones:

• En primer lugar, el rodamiento pierde completamente su funcionalidad y no puede girar.
• En segundo lugar, el rodamiento pierde parcialmente su rendimiento pero puede seguir funcionando. Sin embargo, se han producido anomalías en la precisión de funcionamiento, la vibración, etc., del sistema de ejes.

Explicaciones claras para los dos anteriores tipos de rodamientos fallos se pueden encontrar en las correspondientes normas de análisis de fallos de rodamientos. Sin embargo, cabe señalar que el hecho de que un rodamiento "defectuoso" se considere "inutilizable" depende de la situación específica del usuario.

Normalmente, hay varias formas de definir el punto en el que un rodamiento se vuelve "inutilizable":

Según la definición de rodamiento fallo por fatigaes cuando aparece el primer desconchamiento por fatiga en el elemento rodante o en la superficie de la pista de rodadura. En este punto, el rodamiento ha experimentado fallo por fatiga. En otras palabras, una vez que alcanza este estado, el rodamiento es "inutilizable".

La determinación de cuándo un rodamiento se vuelve "inutilizable" puede hacerse de varias maneras:

En primer lugar, de acuerdo con la definición de fallo por fatiga del rodamiento, es el momento en que aparece el primer desconchón por fatiga en el elemento rodante o en la superficie de la pista de rodadura. En este momento, el rodamiento ha experimentado un fallo por fatiga. En otras palabras, el rodamiento se vuelve "inutilizable" en este estado.

En segundo lugar, en condiciones de trabajo reales, cuando aparece la primera rotura por fatiga, el estado de funcionamiento del rodamiento a veces no cambia significativamente. Por ejemplo, puede que no se produzca un aumento notable de la vibración del rodamiento. Especialmente en las primeras fases del fallo, puede ser difícil de detectar. En este punto, la temperatura del rodamiento suele ser normal. A ojos de muchos usuarios, este rodamiento todavía es "utilizable".

En tercer lugar, si la situación anterior continúa desarrollándose, el fallo del rodamiento progresa y, finalmente, se produce un aumento de la vibración y la temperatura del rodamiento. En este momento, se puede determinar si el rodamiento es "inutilizable" según las normas de vibración o temperatura de los equipos relacionados. Por lo tanto, el estándar de "inutilizabilidad" proviene de los estándares pertinentes. Antes de alcanzar este estándar, aunque el rodamiento pueda estar ya "enfermo", sigue siendo "utilizable".

En cuarto lugar, en algunos casos en los que el requisito de precisión del eje no es elevado, incluso en la situación anterior, mientras el rodamiento pueda girar, se considera utilizable. No se considera "inutilizable" hasta el día en que se atasca y no puede girar.

Por lo tanto, antes de analizar la cuestión de "cuánto tiempo puede seguir utilizándose un rodamiento", es necesario determinar cuál es la norma para "seguir utilizándose". De lo contrario, sería imposible debatir dicha usabilidad.

Los factores que influyen en la usabilidad de un rodamiento

Ya hemos hablado de los diferentes criterios para determinar si un rodamiento es todavía utilizable y hemos introducido el concepto de fallo del rodamiento. Cuando hablamos de la capacidad de uso de un rodamiento, primero tenemos que establecer una norma y, a continuación, analizar los factores que la afectan dentro de esa norma.

En general, el cálculo de la vida nominal básica es un método de verificación habitual para los rodamientos. Para nuestro debate, podemos utilizar la definición de este cálculo, es decir, el tiempo que transcurre hasta que se produce el primer punto de fallo en el rodamiento.

Como sabemos, un rodamiento consta de componentes como elementos rodantes, jaulas, pistas, juntas y grasa. En conjunto, si falla cualquier pieza de un rodamiento, se considera que todo el rodamiento ha fallado o está "inutilizable".

Considerando los distintos componentes de un rodamiento, tenemos lo siguiente:

Elementos rodantes y carreras:

La vida útil de un rodamiento suele definirse por su vida a fatiga, que está relacionada con la carga y la velocidad del rodamiento. Así, la vida útil de los elementos rodantes y las pistas de rodadura de un rodamiento depende de la carga y la velocidad del mismo. Diferentes cargas y velocidades dan como resultado diferentes vidas útiles de los rodamientos. Por supuesto, los ingenieros mecánicos pueden ver estos factores en el cálculo de la vida útil del rodamiento.

Para ilustrarlo en términos sencillos: un rodamiento, cuando gira a mano (equivalente a sin carga, baja velocidad), es casi imposible que se desgaste, lo que implica una vida muy larga (casi infinita). Sin embargo, el mismo rodamiento sometido a una gran carga y alta velocidad podría fallar rápidamente. Por lo tanto, para estimar aproximadamente la vida a fatiga de un rodamiento, hay que tener en cuenta la carga y la velocidad. Una simple pregunta del tipo "¿cuánto puede durar un rodamiento?" no puede dar una respuesta.

Jaulas:

Las jaulas soportan tensiones alternas dentro de un rodamiento y, en condiciones normales, también experimentarían fatiga. Cuando cambian las condiciones de funcionamiento, las jaulas también pueden estar sometidas a una carga adicional.

Sin embargo, en condiciones normales, la carga experimentada por las jaulas es significativamente menor que la de los elementos rodantes y las pistas. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, la vida a fatiga de las jaulas supera la del rodamiento. (Además, las jaulas de diferentes materiales pueden verse afectadas por la temperatura ambiente, en la que no profundizaremos aquí.

Sellos:

En el caso de las juntas sin contacto, como los guardapolvos, que normalmente no experimentan cargas significativas, su vida útil a la fatiga puede considerarse casi infinita (salvo en condiciones anormales). Sin embargo, si tenemos en cuenta las reacciones químicas entre el guardapolvo y el entorno externo, como los contaminantes (por ejemplo, oxidación lenta), es necesaria una evaluación adicional.

En el caso de las juntas de contacto, normalmente de caucho, su vida útil depende del desgaste del labio y de las reacciones químicas entre el propio material de la junta y el entorno exterior, incluidos los contaminantes (como la oxidación lenta). El desgaste en el labio de la junta está relacionado con la presión del labio, la velocidad de movimiento relativa y la resistencia al desgaste del material de la junta. Los fabricantes de juntas deben disponer de los datos de ensayo pertinentes.

Lubricación:

Los rodamientos suelen lubricarse con grasa, cuya vida útil puede estimarse en función de la vida útil general de los lubricantes. Los lectores interesados pueden consultar libros como "Motor Aplicación de rodamientos Technology" y "Motor Bearing Failure Diagnosis and Analysis" para realizar los cálculos.

Además, la grasa de los rodamientos no operativos (en estado de no funcionamiento) está sujeta a la oxidación del aire. Esta información puede obtenerse de los fabricantes correspondientes.

¿Durante cuánto tiempo pueden utilizarse los rodamientos?

Una vez analizadas las normas de uso de los rodamientos y los factores que influyen en el tiempo que puede utilizarse un rodamiento, ha llegado el momento de ofrecer una respuesta clara a los ingenieros interesados en los resultados.

Es más exacto decir que se trata de un requisito que de una respuesta. Porque cuando los ingenieros de motores diseñan las estructuras y seleccionan los rodamientos, necesitan hacer cálculos basados en esta vida útil. De lo contrario, el proceso de selección no puede completarse.

Por lo general, los requisitos de vida útil de los rodamientos de los motores industriales ordinarios de tamaño pequeño y mediano pueden consultarse en los manuales de diseño mecánico y en los manuales técnicos proporcionados por los proveedores de rodamientos.

Aunque existen algunas discrepancias en estos valores recomendados, en gran medida son similares. Normalmente, en los cálculos se considera una vida útil de entre 20.000 y 40.000 horas.

Tenga en cuenta que este intervalo no menciona la velocidad, la carga, el tipo de rodamiento, etc. Por lo tanto, se trata de un requisito de diseño, y si la vida útil real de un rodamiento no puede cumplir este requisito, es necesario mantener conversaciones con los fabricantes correspondientes.

Aunque surjan discusiones de este tipo, ello no implica que el rodamiento no sea conforme, ya que intervienen muchos factores relevantes.

Por último, esta gama sólo se aplica a los motores industriales generales. Para equipos especializados, los requisitos pueden variar. Por ejemplo, electrodomésticos, equipos de energía eólica, etc. Los ingenieros pueden consultar las normas pertinentes para estos casos.