Por: Eduardo Niño de Rivera
Edición: John Amendola Sr.
Artec-Machine
Systems.
INTRODUCCÓN.
Normalmente pensamos que la inspección de un reductor de velocidad consiste en un examen minucioso de todos sus componentes, realizado por un experto. Aunque el diagnóstico final y las recomendaciones deben venir de un especialista, ruido inusual, un cambio en los patrones de vibración o un incremento repentino en la temperatura del reductor de velocidad pueden hacer necesaria una inspección inmediata, y el tiempo, el costo o no tener a un especialista disponible pueden hacer necesario que personal de la planta con experiencia limitada haga la inspección. Obtener información útil para transmitir a los especialistas requiere de planeación, preparación y del empleo de procedimientos adecuados. Este artículo ofrece a quienes no son especialistas, consejos para realizar inspecciones en sitio.
IMPACTO EN LA PRODUCCIÓN
La importancia de evitar fallas inesperadas en un reductor de
velocidad en particular está ligada a la pérdida de producción que esa falla podría
provocar. Resultaría poco práctico tratar de llevar registros detallados de
todos los incidentes e intervenciones que se den a cada reductor de velocidad
de una planta, sin embargo, estos registros deben llevarse para aquéllos cuyas
fallas podrían representar grandes pérdidas para la empresa. Con el propósito
de establecer las prioridades de mantenimiento, sugerimos que se clasifiquen de
la siguiente manera:
A: Reductores de velocidad que al fallar pueden detener una línea de
producción o toda la planta, con pérdidas de millones de pesos por cada hora
que la línea esté parada. Estos reductores requieren observación continua, de
preferencia con sistemas de monitoreo de condición;
B: Reductores de velocidad con funciones secundarias que se pueden
reparar o reemplazar sin perturbar el ritmo de producción: y,
C: Reductores de velocidad de
equipo periférico, que pueden permanecer detenidos por largos periodos de
tiempo sin causar mayor problema en la producción.
|
Prioridad |
Definición |
Mantenimiento |
|
A |
Su paro representa pérdidas cuantiosas en producción |
Observación continua, Inspección exhaustiva programada,
Monitoreo de condición |
|
B |
Funciones secundarias, se pueden reparar sin
perturbar la producción |
Observación rutinaria, Inspección general programada |
|
C |
Funciones periféricas, pueden detenerse por
largos periodos sin perturbar la producción |
Observación esporádica, Inspección por requerimiento |
IDENTIFICACIÓN DEL EQUIPO
El primer paso para llevar un control efectivo del estado de los
reductores de velocidad del grupo A es tener un registro con la información
básica, los incidentes y las intervenciones en estos reductores. La información
básica que debe haber en el registro es:
El primer nivel de inspección lo puede hacer el personal de
mantenimiento y producción que está en contacto cotidiano con el reductor de
velocidad. En este nivel se pueden detectar deficiencias que impiden que la
maquinaria funcione adecuadamente, incrementan los costos de mantenimiento, reducen
la vida útil de los componentes y provocan paros no programados. Joel Levitt considera
a la fricción, el calor, la mugre y las holguras como las deficiencias que más
contribuyen al deterioro de la maquinaria. Una vez detectadas, muchas de estas
deficiencias pueden corregirse fácilmente, incrementando la productividad de la
empresa [9, 10].
Reproducido de “The Battle For Reliability” [9], con permiso del
autor
Después de un periodo inicial, el reductor de velocidad debe llegar a su comportamiento estable con niveles “normales” de ruido, vibración y temperatura. Sería ideal que estos niveles fueran medidos y monitoreados con frecuencia en todas las plantas, pero esto no siempre sucede, dejando al personal de la planta la tarea de reconocer como se “siente” el reductor de velocidad cuando está saludable y de reportar cuando parezca que no se siente muy bien.
INSPECCIONES DE RUTINA.
Independientemente de que haya un sistema de monitoreo de condición
o no, el personal que está en contacto cotidiano con el reductor de velocidad
debe observar y reportar cualquier señal de aflicción:
Reproducido de “The Battle For Reliability” [9], con permiso del autor
·
Se debe mantener limpia la caja.
El polvo es un aislante térmico que hace que la caja pierda capacidad para
disipar calor y la hace trabajar a una temperatura más elevada, reduciendo la
vida útil de rodamientos, engranes, retenes y aceite lubricante;
·
Hay que escuchar y tocar la
caja. El ruido, las vibraciones y la temperatura deben permanecer dentro de los
niveles aceptables;
·
El aceite lubricante debe estar
siempre en el nivel especificado por el fabricante. Si se tiene que rellenar
con frecuencia, es probable que haya fugas o altas temperaturas de operación;
·
Tomar nota de las señales de
calentamiento, como temperaturas elevadas tomadas con un termómetro infra rojo,
humo saliendo de los retenes, componentes metálicos descoloridos, pintura
quemada, superficies con temperaturas tan elevadas que no se pueden tocar con
la mano o la rápida evaporación de agua rociada en los alojamientos de los
rodamientos o en los ejes;
·
Buscar fugas de aceite en
sellos, retenes, empaques, uniones y en el sistema de lubricación;
·
Verificar que los tornillos de
la base, la unión entre las dos mitades de la caja, y las tapas laterales de
los rodamientos, estén bien apretados;
· Observar si hay señas de desplazamiento entre la caja y su base o entre componentes unidos (por ejemplo, huecos, grietas en la pintura o superficies raspadas).
Estos hábitos sencillos pueden contribuir a prolongar el tiempo
entre reparaciones y dan aviso anticipado de fallas incipientes, dando tiempo
para programar y preparar una inspección, evitando así un paro inesperado.
INSPECCIONES PERIÓDICAS.
Más allá de la observación diaria de la condición de los reductores
de velocidad, es recomendable hacer revisiones periódicas más detalladas para
registrar los puntos arriba mencionados. En estas inspecciones se deben medir
los niveles de ruido, vibraciones y temperatura. Estas mediciones deben
registrarse y compararse con los reportes anteriores para identificar cambios
en los valores registrados, tomando nota de cualquier tendencia ascendente en
alguna de las variables. Esta tendencia podría
significar que se está desarrollando una condición adversa y que una inspección
más detallada podría evitar una falla catastrófica y su daño colateral. Durante
estas inspecciones también se deben revisar y limpiar o reemplazar los filtros de aceite y
las trampas magnéticas. También se debe hacer un análisis de laboratorio del
aceite lubricante.
Ejemplo de lista de verificación para inspecciones periódicas a un
reductor en particular. Cortesía de Artec-Machine Systems
INSPECCIÓN VISUAL DE LOS ENGRANES.
En condiciones ideales, la inspección debe ser hecha por un especialista, pero hay circunstancias, como un cambio repentino en la temperatura o en los niveles de ruido y vibraciones, que hacen necesario que personal no especializado realice la inspección visual. Las siguientes prácticas promueven una inspección rápida y detallada, que nos brinde información sólida para tomar decisiones sustentadas, respecto las acciones que se deben realizar de inmediato.
REUNIR INFORMACIÓN.
Siempre es recomendable reunir tanta información como sea posible,
específicamente, los datos de placa, los dibujos y los manuales que el
fabricante debe haber entregado con el equipo. La otra fuente importante de
información son las observaciones, datos y reportes que hicieron necesaria la
inspección. La combinación de estas dos fuentes nos dará una idea de la
naturaleza y dimensiones del trabajo a realizar. Idealmente, esta información
está en los registros sugeridos arriba, en la sección de IDENTIFICACIÓN DEL
EQUIPO.
INSPECCIÓN DINÁMICA EXTERNA (CON EL EQUIPO EN OPERACIÓN).
De ser posible se debe observar al reductor de velocidad en
operación para ver:
·
La limpieza;
·
El ruido;
·
Las vibraciones (si se dispone
del equipo adecuado);
·
Si hay señales de calentamiento
(de ser posible, tomar temperaturas);
·
La integridad de la caja (buscar
fracturas, fisuras y fugas de aceite);
·
Que todos los tornillos estén
debidamente apretados;
·
Si hay señales de
desplazamiento respecto a la base;
·
Si hay señales de
desplazamiento entre partes unidas;
·
Los niveles de aceite;
·
Tomar muestras y temperaturas
del aceite (si es accesible);
·
La condición del sistema de
circulación de aceite (tubos, mangueras, conexiones, válvulas, instrumentos,
bombas, etc.);
·
La condición de los sensores y
las conexiones eléctricas;
·
Si se rocía una solución de
agua jabonosa sobre la base del redactor de velocidad, la solución comenzará a
burbujear si la base no está debidamente asentada en el bastidor o en la
estructura (condición conocida en inglés como “soft foot”)
PLAN DE TRABAJO.
El especialista que dará el diagnóstico final y las recomendaciones
debe indicar los datos y la información que requiere, y cómo se le debe
presentar. El plan de trabajo debe incluir:
·
Los objetivos de la inspección
(lo que se va a entregar, datos, información, fotografías, reportes, etc.);
·
Seguir los protocolos de
seguridad;
·
Herramientas y equipo especial
necesario;
·
Personal requerido (número y
habilidades);
·
Asignación de tiempo de paro de
la línea de producción;
·
Espacio limpio requerido; y
·
Trabajos por realizar
(personal, herramientas, tiempos y secuencia).
INSPECCIÓN EXTERNA ESTÁTICA (CON EL REDUCTOR DE VELOCIDAD DETENIDO).
Una vez que la caja se ha enfriado se puede continuar con la
inspección. Empezando por asegurarse de que se hayan cumplido los protocolos de
seguridad, después, el exterior de la caja debe limpiarse meticulosamente para impedir
que polvo u otros contaminantes caigan dentro de la caja cuando se le haya
quitado la tapa de inspección o la cubierta.
Asegúrese de que estén aplicados los frenos necesarios para impedir
que una vez que estén desconectados de la transmisión, haya movimiento
espontaneo en el motor o en la máquina. Desconecte mecánicamente el motor y la
máquina para permitir que los ejes del reductor de velocidad giren libremente.
MEDICIÓN DEL JUEGO LATERAL.
Coloque un indicador de reloj sobre una superficie fija con la punta
en el extremo del eje, empuje el eje hacia adentro con fuerza suficiente para
asegurar que ha penetrado lo más posible dentro de la caja y gire lentamente
para que las bolas o rodillos del rodamiento hagan contacto con la pista
correspondiente, ajuste el indicador a cero, jale el eje para que salga lo más
posible y hágalo girar para asentar las bolas o rodillos, registre la lectura y
compárela con la especificación del fabricante.
MEDICIÓN DEL JUEGO GIRATORIO (BACKLASH).
Normalmente no se requiere hacer está medición para una inspección
de la condición de los engranes, pero es conveniente seguir su evolución en el
tiempo como indicador del desgaste de los rodamientos y de los dientes de los
engranes. Si el manual del fabricante especifica el valor y la forma de
medirla, siga sus instrucciones y compare la medición hecha, con la
especificación del fabricante. Si no se tiene una especificación, el juego
giratorio puede medirse fijando una regla a la brida del acoplamiento y
midiendo qué tanto se puede mover el eje de entrada mientras el eje de salida
se mantiene fijo (lectura total del indicador). Lo ideal es medir el movimiento
sobre el circulo de paso del piñón de entrada. Para poder comparar mediciones
hechas en diferentes fechas es necesario que el procedimiento y el punto de
medición sean idénticos en todas las mediciones
INSPECCIÓN VISUAL INTERNA.
Antes de quitar la tapa de inspección o la cubierta de la caja, hay
que asegurarse de que la caja y sus alrededores estén limpios para impedir que
contaminantes o polvo caigan dentro de la caja una vez que esté destapada;
retire todos los objetos del bolsillo de su camisa para evitar que alguno caiga
dentro de la caja por accidente; y verifique la lista de herramientas, equipo,
espacio disponible y personal requeridos
Quite la tapa de inspección o la cubierta de la caja siguiendo las
instrucciones de manual del fabricante. Si no se cuenta con estas
instrucciones, afloje lentamente los tornillos en un patrón cruzado para quitar
la presión sobre la cubierta en forma pareja. Siempre deben usarse los barrenos
roscados para separar o levantar la tapa o la cubierta, haga que se muevan en
dirección perpendicular a la superficie sobre la que están montados, evitando
así dañar las superficies de contacto. Hay que tener cuidado de no permitir que
los empaques o el sellador caigan dentro de la caja y de evitar que, al quedar
suspendidos, la tapa o la cubierta se mesan poniendo en riesgo al personal o al
equipo.
En muchas cajas, todas las superficies de contacto en los dientes
quedan visibles al quitar la tapa o la cubierta. En otras, hay que usar un
endoscopio (boroscopio) para poder ver algunas de estas superficies. Normalmente
no es difícil identificar patrones de desgaste, picaduras, dientes quebrados,
rayones, oxidación u otros daños en los dientes y aunque la persona que realice
la inspección no tenga la capacidad para determinar el tipo de daño que observa
en los engranes o sus causas, la descripción de los daños y sus fotografías
pueden enviarse al especialista para que haga el análisis y dé las
recomendaciones pertinentes.
En algunos casos todavía estarán visibles las marcas de las pruebas de contacto hechas durante del ensamble original en la fábrica, de no ser así, se pueden realizar nuevas pruebas sin carga (este tema será tratado en un artículo posterior).
Es importante saber si los engranes son cementados o tratados al
núcleo. Esta información debe aparecer en la hoja de datos del engrane o en el
dibujo. Si la información no está disponible, se puede verificar con un
durómetro sobre la pared lateral del diente, cerca de la superficie en la parte
superior del diente. También puede pasarse una lima manual sobre la punta del
diente para tener una comparación aceptable (las superficies endurecidas no se
rayan con facilidad). Esta prueba sencilla nos da una idea del desgaste en los
dientes. Los engranes tratados al núcleo se van puliendo con el tiempo en
operación y se pueden tolerar picaduras gruesas iniciales, permitiendo que el
engrane continúe usándose, llevando monitoreo para seguir su evolución en el
tiempo. Si las picaduras crecen, pueden llevar al descascarado que indica que
el engrane ya está en proceso de falla.
Picaduras
progresivas*
* Fotografías de ANSI/AGMA (Publicación 1010-F14 [6])
En el caso de los dientes cementados, las picaduras gruesas son
críticas porque pueden conducir a un deterioro rápido de la superficie. Las superficies cementadas también pueden
desarrollar otras formas de deterioro como las picaduras finas o rallones, que
pueden ser indicadores de que hay una distribución inadecuada en la carga. Las
causas pueden ser, desgaste en los rodamientos, soporte estructural inadecuado,
desalineación, o cambios en la carga externa o en las condiciones ambientales.
Al corregir las causas, se frenará el deterioro y si los daños no son graves,
el engrane puede ponerse de nuevo en operación.
LLEVAR UNA BITÁCORA.
Es importante mantener un registro de la condición del reductor de velocidad y todos sus componentes, así como de las intervenciones que se le hayan hecho. De ser posible se deben tomar y archivar fotografías de los elementos de los rotores y de los rodamientos o chumaceras para poderlas comparar con la condición en que se encuentren en el futuro.
Si la operación anómala continúa después de no haber encontrado
evidencia de daños, se debe llamar a un especialista para que haga una
inspección más profunda a la brevedad posible.
COLOCANDO LAS TAPAS.
Lo ideal es contar con el manual de instrucciones suministrado por
el fabricante, de no ser así, se puede seguir la secuencia de desmontaje en
sentido inverso. En el proceso de debe EVITAR:
·
Golpear los componentes;
·
Permitir que objetos extraños o
contaminantes caigan dentro de la caja;
·
Dañar los pernos de fijación.
Asegúrese de que todos los tornillos y las conexiones de lubricación estén debidamente apretadas, que los filtros, empaques, sellos y retenes estén en su lugar y que los instrumentos estén trabajando adecuadamente.
ARRANQUE.
Una vez más, se deben seguir las instrucciones del manual
correspondiente (artículos próximos tratarán este tema en más detalle).
CONCLUSIÓN.
Un aumento repentino en el ruido, las vibraciones o la temperatura,
o la aparición de partículas en el aceite lubricante pueden hacer necesaria una
inspección inmediata de un reductor de velocidad. Limitaciones en tiempo, costo
o disponibilidad de un especialista pueden obligar a que personal de la planta
con experiencia limitada realicen una inspección visual de la condición en que
se encuentran los dientes de los engranes. Sacarle el mayor provecho a esta
inspección requiere de buena comunicación con el experto que hará el análisis
final y dará las recomendaciones pertinentes de planeación, preparación y
ejecución; y de llevar un registro ordenado de la información y de los trabajos
realizados. Por último, no se pueden sustituir el apego a prácticas eficaces de
mantenimiento y al sentido común para realizar estos trabajos en forma segura y
productiva.
REFERENCIAS
1.- https://www.horsburgh-scott.com/resources/PDFs/hs-maint-manual.pdf Manual de mantenimiento de Horsburgh
Scott
2.- https://www.powertransmission.com/articles/0314/Best_Practices_for_Gearbox_Assembly_and_Disassembly/
3.- https://www.machinerylubrication.com/Read/28765/how-to-inspect-a-gearbox-
4.- https://www.engineerlive.com/content/top-10-tips-industrial-gearbox-inspection-and-maintenance
5.- https://fieldservicesengineering.co.za/gearbox-maintenance/
6.- https://webstore.ansi.org/SDO/AGMA?gclid=Cj0KCQiA7oyNBhDiARIsADtGRZYWHCXT9-PAX-wSTWUucvcovdbsBX5FYce-NdGmpqgtYP6F96ecO4waAsavEALw_wcB ASI/AGMA
1010-F14 Appearance of Gear Teeth – Terminology of Ware and Failure. Febrero
2020
7.- https://www.geartechnology.com/issues/1192x/faure.pdf Classification of Type
of Gear Tooth Wear – Prat I
8.- https://www.geartechnology.com/issues/0193x/faure.pdf Classification of Types of Gear Tooth Wear
– Part II
9.- The Battle for Reliability, Joel Levitt,
2021, Springfield Resources
10.- The Quest for Defect Elimination, Joel
Levitt, 2020, Springfield Resources
Segunda edición, enero del 2022
