En la presente publicación se presentan los comentarios que hicieron los suscriptores de INGELUB sobre las preguntas que se formularon acerca del artículo FALLA DE UN REDUCTOR DE VELOCIDAD DE 500 CV POR TAPONAMIENTO DEL FILTRO DE ACEITE publicado el 17 de junio de 2002. Los comentarios se publican tal y como fueron enviados.
PREGUNTAS PLANTEADAS POR INGELUB |
Las siguientes son las opiniones y comentarios que varios suscriptores de INGELUB enviaron sobre las preguntas planteadas:
| PREGUNTA No1
Los rodamientos de rodillos cónicos de apoyo de los ejes de los engranajes son más susceptibles de fallar que los engranajes debido a que las tolerancias entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura son menores que las de los engranajes y las condiciones de lubricación son de película fluida mientras que en los engranajes son EHL, sin embargo, la falla por alta temperatura se produjo solamente en los engranajes. Cuál podría ser la razón para que la falla se halla presentado de esta manera? |
COMENTARIO PRESENTADO POR SUSCRIPTOR DE INGELUB DE LA EMPRESA
REFINERÍA DE ECOPETROL, BARRANCABERMEJA - COLOMBIA
Mi opinión es que al trabajar los engranajes bajo condiciones de lubricación EHL, las rugosidades de los dientes permanentemente están interactuando lo cual hace que al presentarse una elevación en la temperatura de operación como resultado de una deficiente refrigeración de los mismos, dichas rugosidades se acerquen más incrustándose entre si y originando la rotura de la película límite que forma el aditivo de Extrema Presión. Al romperse esta película límite se produce el contacto metal-metal de las superficies de los dientes dando lugar al desgaste adhesivo de las mismas. El problema se vuelve cada vez más crítico en la medida en que el reductor de velocidad siga operando debido a que cada vez la generación de calor es mayor hasta que finalmente los engranajes se agarrotan produciéndose la falla catastrófica de los mismos. Los rodamientos de apoyo de los ejes de los engranajes son menos susceptibles de fallar por falta de refrigeración, debido a que las condiciones de lubricación son de película fluida, lo cual permite, que el factor de seguridad de dicha película lubricante absorba con mayor facilidad la pérdida de viscosidad que el aceite presenta al elevarse la temperatura de operación.
Me parece muy importante aclarar que es diferente la falla por falta de lubricación a la falla por falta de refrigeración a pesar de que ambas ocasionan la rotura de la película lubricante y por consiguiente el desgaste adhesivo.
Cuando escasea la lubricación y se tienen elementos en una misma máquina lubricados bajo condiciones de lubricación fluida y EHL, los primeros elementos que fallan son aquellos en los cuales la lubricación es fluida debido a que cuando chocan las rugosidades de las superficies metálicas sometidas a fricción el contacto es metal-metal soldándose y produciendo la rotura de las mismas mientras que en la lubricación EHL al fallar el suministro de aceite aún queda en la superficie de las rugosidades la película del aditivo de Extrema Presión la cual evita inicialmente el contacto directo metal-metal; éste se presentará, solo, cuando dicha película del aditivo de Extrema Presión se desgaste, pero el tiempo para desgastarse es mayor que el requerido para que se produzca la pérdida del espesor de la película lubricante en los elementos que funcionan bajo condiciones de lubricación fluida, dando lugar a que primero fallen estos que los de lubricación EHL.
Cuando el problema en la máquina es por falta de refrigeración, sigue habiendo suministro de aceite a los elementos lubricados pero las rugosidades se dilatan haciendo que se incrusten más rápidamente las que trabajan en mecanismos que funcionan bajo condiciones de lubricación EHL que en los de lubricación fluida, ocasionando primero la falla en los mecanismos que trabajan bajo condiciones de lubricación EHL.
PREGUNTA No2
El desgaste adhesivo en los flancos de los dientes del piñón (alta velocidad) mostraba un flujo plástico crítico hacia la parte exterior de los dientes sin presentar rotura de los mismos, mientras que en los del engranaje (baja velocidad) presentaban un flujo plástico crítico hacia el diámetro de paso sin presentar rotura de dientes. Cuál puede ser la causa para que el flujo plástico se presente de manera diferente en el piñón y en el engranaje? |
COMENTARIO PRESENTADO POR SUSCRIPTOR DE INGELUB DE LA EMPRESA
SIDERURGICA DE MATERIALES FERROSOS, SANTIAGO - CHILE
El piñón gira a una velocidad mayor que el engranaje lo cual da lugar a que las rugosidades de los dientes del piñón interactúen un mayor número de veces por unidad de tiempo que las del engranaje y por lo tanto la temperatura de operación de dichas rugosidades sea mayor. . La superficie de los dientes del piñón trabaja a tensión y la de los dientes del engranaje a compresión, esta condición operacional sumada a la mayor temperatura de operación y al incremento de ésta que se presenta como resultado de la falta de refrigeración, hacen que la deformación de las rugosidades de los dientes del piñón sea plástica y que se presente su fractura. Las rugosidades de la superficie de los dientes del engranaje se deforman elásticamente en la dirección del diámetro de paso debido a que están sometidas a compresión y se deforman plásticamente cuando se presentan temperaturas de operación que hacen que el material supere su punto de fluencia.
En este caso la falla por flujo plástico debido a las altas temperaturas de operación, es más crítica en la superficie de los dientes del piñón que en la de los engranaje debido al mayor número de veces que actúa la carga sobre los dientes del piñón.
PREGUNTA No3
Qué influencia tiene la temperatura de operación en la curva esfuerzo-deformación que hace que la capacidad de carga del material de los engranajes se vea reducida hasta tal punto que los flancos de los dientes se deforman plásticamente?
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COMENTARIO PRESENTADO POR SUSCRIPTOR DE INGELUB DE LA EMPRESA
TRATAMIENTOS TERMICOS Y MATERIALES, CALI - COLOMBIA
La curva esfuerzo-deformación de un material es función de la temperatura de operación del mecanismo del cual hace parte. Bajo condiciones de lubricación EHL, que es la de los engranajes del reductor de velocidad cuya falla se está analizando, en la zona elástica del material de los engranajes, se presenta un punto de trabajo en el cual las rugosidades de las superficies del piñón y del engranaje se deforman cuando actúa la carga, y vuelve a su condición cero cuando ésta deja de actuar. Al incrementarse la temperatura de operación del mecanismo por encima de la de diseño, el punto original de trabajo en la zona elástica del material cambia y dependiendo de la intensidad con que la temperatura de operación varíe, dicho punto de trabajo puede quedar ubicado en la zona plástica del material, haciendo que las rugosidades de las dos superficies se fracturen en el momento de actuar la carga sobre los engranajes.
PREGUNTA No4
Con el fin de evitar que se presenten fallas en reductores de velocidad que cuentan con sistemas de lubricación ó de enfriamiento con filtros de aceite, sería más recomendable optar por no colocar filtros de aceite en las tuberías de suministro de aceite a los engranajes y rodamientos ? Será qué es más el daño que en un momento dado pueden ocasionar los filtros de aceite cuando se taponan que los benéficos que pueden traer para la vida disponible de los elementos lubricados ?
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COMENTARIO PRESENTADO POR SUSCRIPTOR DE INGELUB DE LA EMPRESA
CEMENTOS EL LAGUITO, PUERTO ORDAZ - VENEZUELA
Definitivamente el empleo de filtros de aceite en sistemas de lubricación por circulación permite obtener la vida disponible (Vd) especificada por el fabricante de los elementos lubricados y aún superarla dependiendo del código de limpieza utilizado. Por lo tanto, bajo ninguna circunstancia se deben eliminar los filtros de aceite. En estos casos es muy importante tener presente el articulo que INGELUB publicó con fecha mayo 29 de 2002 titulado: "FACTORES MODIFICADORES DE VIDA DE LOS MECANISMOS LUBRICADOS" y del cual hago una trascripción del factor de limpieza del aceite con base en el código ISO 4406.
"........ El fabricante cuando calcula el fISO4406 tiene en cuenta la limpieza máxima normal con la cual el aceite podría trabajar en la máquina lubricada. Si el usuario puede garantizar, en operación, una limpieza del aceite mejor que la del aceite nuevo (es poco probable) sería posible lograr incrementar significativamente la vida disponible del mecanismo lubricado".
"El factor de limpieza del aceite (fISO4406 = ISO4406 diseño / ISO4406 trabajo) se calcula de la relación entre el nivel de limpieza de diseño ó recomendado ISO4406 diseño que lo especifica la norma ISO 4406 en función del mecanismo que se vaya a lubricar y el nivel de limpieza real del aceite que está trabajando en el mecanismo ISO4406 trabajo el cual se evalúa tomando una muestra del aceite en servicio y haciéndole un Conteo de Partículas. Si el fISO4406 es mayor de uno, el desgaste erosivo y abrasivo en los mecanismos lubricados es menor, y será tanto menor, cuanto más limpio esté trabajando el aceite en los mecanismos lubricados. Por el contrario, si el fISO4406 es menor de uno, el desgaste erosivo y abrasivo en los mecanismos lubricados se intensificará y será mayor cuanto más contaminado esté el aceite en el mecanismo lubricado..............".
"En la práctica no es fácil lograr que el fISO4406 sea al menos igual a uno, empezando porque los aceites nuevos ya vienen con un determinado nivel de contaminación, por lo regular su nivel de limpieza es 16/13/11 ó sea que nos son aceites "limpios" ; por otro lado, en la mayoría de las empresas se presentan malas prácticas en la manipulación y aplicación de los aceites industriales y en la limpieza interna de los mecanismos lubricados, lo cual conlleva a que se trabaje con aceites con códigos ISO de limpieza altos, que en la mayoría de los casos pueden ser 21/20/19 ó más altos. El fISO4406 es quizás el factor que más impacta la vida de los mecanismos y al que menos atención se le presta por parte de la industria. Filtrar aceites industriales no es una tarea fácil, en la mayoría de los casos porque en las empresas se trabaja con programas de lubricación preventiva y no predictiva, y por la falta de contar con filtros de alta eficiencia ó porque su costo es relativamente alto. Para garantizar en la práctica fISO4406 mayores de uno se requiere cambiar la filosofía de cómo llevar a cabo los programas de lubricación en las empresas y que todo el personal, desde la gerencia hasta el personal de mantenimiento, comprendan que las partículas de un tamaño igual ó mayor a las 2 micras presentes en el aceite generan críticos problemas de desgaste erosivo y abrasivo en los mecanismos lubricados. Una muestra de aceite industrial, aunque al ojo humano parezca completamente "limpia" puede tener cientos de partículas microscópicas que pueden reducir considerablemente la vida disponible del mecanismo lubricado "
PREGUNTA No5
Las fallas por desgaste adhesivo en los elementos lubricados, finalmente se presenta por rompimiento de la película lubricante que conduce a que los picos más sobresalientes de las micro rugosidades se suelden, se fracturen, generen calor hasta que finalmente se agarrotan dando lugar a la falla catastrófica del elemento lubricado. La rotura de la película lubricante se puede presentar por escasa lubricación en el elemento lubricado ó por adelgazamiento del espesor de la película lubricante ya sea por incremento de la temperatura de operación ó por contaminación del aceite utilizado con otro de menor viscosidad ó con un combustible. Desde el punto de vista del análisis y de la observación del elemento que falló será posible en la práctica distinguir entre una falla por incremento en la temperatura de operación y aquella que se presenta por falta de flujo de aceite ó de lubricación.
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COMENTARIO PRESENTADO POR SUSCRIPTOR INGELUB DE LA EMPRESA
PAPELES DEL AMAZONAS, LIMA - PERU
A simple vista no sería posible distinguir cuando la falla de un mecanismo es por alta temperatura y cuando por falta de flujo de aceite ó de lubricación, ya que el aspecto de las dos superficies es muy similar caracterizándose por un color azuloso, con desprendimiento de material. La única manera de hacerlo sería utilizando la técnica de la ferrografía para analizar microscópicamente la forma de las partículas metálicas desprendidas. En el caso de la falla por alta temperatura se encontrarían partículas soldadas entre sí provenientes de las rugosidades de las superficies de fricción del piñón y del engranaje, mientras que en el caso de la falla por falta de flujo de aceite ó de lubricación las partículas igualmente estarían soldadas entre sí, pero el aspecto sería como si fuese una sola partícula. En los dos casos las partículas serían de forma angulosa y alargadas, pero de diferente tamaño; en la falla por alta temperatura las partículas son de mayor tamaño, por lo regular superiores a 10 micras.
Le agradecemos a los suscriptores de INGELUB que participaron en el panel de discusión, ya que esto ha permitido conocer diferentes puntos de vista sobre las inquietudes planteadas con motivo de la publicación del Le agradecemos a los suscriptores de INGELUB que participaron en el panel de discusión, ya que esto ha permitido conocer diferentes puntos de vista sobre las inquietudes planteadas con motivo de la publicación del artículo FALLA DE UN REDUCTOR DE VELOCIDAD DE 500 CV POR TAPONAMIENTO DEL FILTRO DE ACEITE. En este articulo no se publican todos los comentarios que nos enviaron un buen número de suscriptores de INGELUB por razones de espacio, sin embargo si algún suscriptor en particular los desea conocer con mucho gusto se los enviamos, previa solicitud. O DE ACEITE. En este articulo no se publican todos los comentarios que nos enviaron un buen número de suscriptores de INGELUB por razones de espacio, sin embargo si algún suscriptor en particular los desea conocer con mucho gusto se los enviamos, previa solicitud.
