Diagnóstico de fallos en rodamientos: ruido anormal, sobrecalentamiento y desgaste

Los fallos de los rodamientos en los motores de rotación de las perforadoras hidráulicas para minas rara vez se manifiestan mediante un evento repentino evidente; la avería catastrófica que detiene la perforadora suele ser el punto final de una secuencia de degradación iniciada semanas o meses antes. Las primeras señales son sutiles: un ligero cambio en el tono del sonido del motor de rotación durante la percusión a baja intensidad, una temperatura del aceite drenado que se eleva 5 °C por encima de los valores habituales, o un aumento progresivo en el recuento de partículas metálicas en las muestras de aceite entre intervalos de mantenimiento. Para cuando cualquiera de estos síntomas resulta lo suficientemente evidente como para justificar una intervención de mantenimiento, el rodamiento normalmente ya ha superado el punto en el que una inspección y una nueva lubricación podrían prolongar su vida útil; la sustitución es, pues, la única opción.

Detectar la degradación de los rodamientos en una fase temprana, cuando la intervención aún es rentable, requiere conocer el significado de cada señal y cuándo aparece en la cronología de fallo; concretamente, cuál síntoma suele aparecer primero y qué señal indica que un rodamiento está a pocas horas de bloquearse.

La secuencia de fallo: ¿cuáles señales aparecen cuándo?

El fallo de un rodamiento en el motor de rotación de una perforadora de roca sigue típicamente una progresión. La señal detectable más temprana —que suele aparecer antes de que se perciba cualquier ruido audible para el ser humano— es un aumento de la amplitud de vibración en las frecuencias características del rodamiento. En el entorno de percusión, donde la vibración de fondo generada por el mecanismo de percusión es intensa, este cambio subumbral de vibración resulta efectivamente indetectable sin un análisis de vibraciones basado en sensores. La mayoría de las operaciones en campo no cuentan con esta instrumentación específicamente instalada en el motor de rotación, por lo que esta señal temprana pasa desapercibida.

La siguiente señal que suele aparecer es normalmente ruido: un cambio en el sonido característico del motor de rotación, pasando de un zumbido constante y bajo a un sonido con una cualidad periódica o intermitente —un componente metálico sutil y cíclico que se repite a la frecuencia de giro de la pista del rodamiento. Este ruido es audible para un operario experimentado que maneja la perforadora con la percusión desactivada y únicamente rotación, a baja presión de rotación. La técnica diagnóstica clave consiste en escuchar específicamente el extremo del motor de rotación del equipo de perforación durante un ciclo de posicionamiento (percusión desactivada, rotación a baja velocidad). Los rodamientos nuevos son casi silenciosos a baja velocidad de rotación; los rodamientos con daño en las pistas generan un zumbido irregular o un ligero raspado cíclico que se intensifica al aumentar la velocidad de rotación.

El calor sigue al ruido en la mayoría de las secuencias de fallo. La temperatura del rodamiento en la carcasa del motor rotativo aumenta a medida que la superficie dañada de la pista incrementa la fricción por revolución. Una temperatura de funcionamiento aceptable para la mayoría de los rodamientos de motores rotativos es de 80 °C o inferior en la superficie de la carcasa. Una comprobación mediante el tacto manual (observando que la carcasa se siente caliente en comparación con las zonas circundantes del circuito) o un termómetro infrarrojo aplicado sobre la carcasa del motor permite identificar un rodamiento que opera a alta temperatura antes de que el riesgo de agarrotamiento sea inminente. Un aumento de temperatura que aparece de forma repentina, en lugar de gradual, sugiere un fallo de lubricación más que un desgaste progresivo de la pista: grasa contaminada que pierde repentinamente su viscosidad o una línea de lubricación obstruida por residuos.

Características del ruido según el tipo de fallo

El diagnóstico mediante muestras de aceite: detectar el desgaste de los rodamientos antes de que aparezca el ruido

En las operaciones que realizan análisis regulares del aceite hidráulico —lo que debe incluir el aceite de drenaje del motor de rotación, no solo el del circuito de percusión—, el aumento del recuento de partículas metálicas en la muestra de drenaje constituye la señal más temprana de degradación de los rodamientos que puede monitorearse de forma práctica. Las partículas de hierro y acero procedentes del desgaste de las pistas y de los elementos rodantes aparecen en el aceite antes de que se detecten ruidos o incrementos de temperatura. Un recuento de partículas que se duplica entre dos muestras consecutivas tomadas cada 200 horas (incluso si los valores absolutos siguen dentro del rango normal) indica un desgaste acelerado en alguna parte del circuito de lubricación. La fuente se confirma mediante la comparación cruzada con las comprobaciones de ruido y temperatura.

Diferentes tipos de partículas de desgaste indican distintos modos de fallo: partículas grandes e irregulares de hierro sugieren descamación por fatiga de la superficie de la pista; virutas finas de hierro sin partículas de descamación sugieren desgaste abrasivo causado por lubricante contaminado; partículas no ferrosas (cobre, estaño) sugieren material del jaula o separador, lo que indica sobrecarga o tipo incorrecto de rodamiento para el entorno de impacto. Estas diferencias son visibles en una simple inspección con tapón magnético —colocando un imán en la tubería de drenaje— o en un análisis de muestra en laboratorio.

Causa raíz: ¿Qué es lo que realmente provoca el fallo de los rodamientos del motor de rotación?

La falla de lubricación es responsable de la mayoría de las fallas prematuras de los rodamientos en los motores de rotación de perforadoras de roca. Existen dos formas: demasiado poca lubricación (falta de suministro debido a una línea de lubricación del vástago obstruida o vacía, que también alimenta la zona de los rodamientos del motor) y el uso de un compuesto incorrecto (aceite hidráulico de uso general sustituido por aceite EP para perforadoras de roca cuando no estaba disponible la clase adecuada). Ambas causan un desgaste acelerado de la superficie en un plazo de 50 a 100 horas y generan calor que acelera aún más la degradación del aceite, creando un ciclo acumulativo.

La contaminación por agua de lavado es la segunda causa principal. Cuando fallan los sellos de la caja de lavado, el agua migra progresivamente hacia la zona del motor de rotación. La presencia de agua en el lubricante del rodamiento aumenta drásticamente las tasas de desgaste abrasivo, ya que el agua no forma una película protectora entre las superficies metálicas bajo carga. El tapón magnético mostrará virutas metálicas finas (no partículas grandes de descascaramiento) cuando la causa sea la contaminación por agua, lo que permite distinguirlo de una falla por descascaramiento mediante la morfología de las partículas.

La sobrecarga debida al desgaste de la funda guía es la tercera causa. Una funda guía con holgura excesiva permite que el vástago oscile lateralmente bajo percusión, y dicha carga lateral se transfiere parcialmente al rodamiento del motor de rotación a través del conjunto del portabrocas. El rodamiento soporta cargas radiales para las que no fue diseñado. Diagnóstico: si los rodamientos fallan con frecuencia y la holgura de la funda guía está en o supera el límite de reemplazo, la funda es la causa raíz, incluso si no constituye el problema evidente.

Reemplazo y reinstalación: evitación de fallos repetidos

Instalar un nuevo rodamiento en la misma carcasa donde acaba de producirse una avería, sin inspeccionar previamente el diámetro interior de la carcasa y las superficies del hombro del eje, es la causa más común de fallos repetidos prematuros del rodamiento. Los elementos rodantes del rodamiento averiado rayan el diámetro interior de la carcasa; dichos rayones generan concentraciones de tensión que dañan la pista exterior del nuevo rodamiento durante sus primeras horas de funcionamiento. Limpie, mida y, si es necesario, alise o sustituya la carcasa antes de montar los nuevos rodamientos.

La fuerza de instalación del rodamiento debe aplicarse sobre el aro correcto: aquel que se monta con ajuste forzado. Aplicar la fuerza de instalación a través de un elemento rodante daña inmediatamente las pistas de rodadura, provocando un fallo que parece desgaste prematuro, pero que en realidad corresponde a un daño ocasionado durante la instalación. HOVOO suministra kits de juntas para motores de rotación compatibles con todas las principales marcas de perforadoras. Referencias completas en hovooseal.com.