Daño en rodamiento (Frecuencias de falla de rodamientos)

A continuación se presenta un articulo mostrando como se pueden encontrar en los espectros de vibraciones diferentes frecuencias pertenecientes a un rodamiento, en la cual podemos detectar averías en sus elementos conociendo la frecuencia de cada uno de los componentes , cuando ocurre un fallo,  o a medida que la avería aumenta aumentara la amplitud de la vibración.

 El sistema a analizar consta de un motor de inducción de 150  HP y una velocidad asíncrona de 1745 CPM, que mueve a un cabezal de centrifuga continua, que trabaja con masa de C, el motor transmite a la centrifuga por medio de poleas con relación 1:1 y un juego de bandas, la polea de la centrífuga cuenta con un acoplamiento  con 3 rodamientos 7411-B, el cabezal de la centrífuga cuenta 1 rodamiento 7314-B en la parte superior y 1 rodamiento 6316 en la parte inferior, su velocidad de operación es de 1745 CPM.

Datos de campo: Se percibe ruido en centrifuga  continua, los valores de vibración y demodulación  son bajos aun, pero en el espectro se pueden observar picos de  frecuencias altas en envolvente de centrífuga. se verificaran frecuencias de falla de los rodamientos para determinar la causa del ruido que se percibe en el área.

En el espectro de vibración se aprecia valor global aceptable, pero se pueden observar armónicos síncronos y asíncronos, debido al ruido emitido por el cabezal se evaluaran las frecuencias de falla de los rodamientos para determinar el origen de la frecuencia (21,200 CPM)  que predomina en el espectro.

 El deterioro de cada uno de los elementos en un rodamiento generara una o varias frecuencias características en los espectros de frecuencia que nos permitirán una rápida y fácil identificación. las cuatro posibles frecuencias de deterioro de un rodamiento son:

BPFO (BALL PASS FREQUENCY OUTER) O frecuencia de deterioro de la pista exterior. se corresponde físicamente con el número de bolas o rodillos que pasan por un punto de la pista exterior cada vez que el eje realiza un giro completo.

BPFI (BALL PASS FREQUENCY INNER) O frecuencia de deterioro de la pista interior. se corresponde físicamente con el número de bolas o rodillos que pasan por un punto de la pista interior cada vez que el eje realiza un giro completo.

BSF (BALL SPIN FREQUENCY) O frecuencia de deterioro de los elementos rodantes. se corresponde físicamente con el número de giro que realiza una bola o rodillo del rodamiento cada vez que el eje realiza un giro completo.

FTF (FUNDAMENTAL TRAIN FREQUENCY) O frecuencia de deterioro de la jaula. se corresponde físicamente con el número de giros que realiza la jaula del rodamiento cada vez que el eje realiza un giro completo.

Cuando alguno de los componentes del rodamiento está dañado, distinguiremos en el espectro de frecuencias fundamentales correspondiente al elemento dañado, acompañada siempre de armónicos. en aquellos casos en que se desconozcan los parámetros físicos del rodamiento, hay unas fórmulas empíricas bastante aproximadas que nos permiten determinar las frecuencias de deterioro de las pistas y de jaula de un rodamiento en función del número de elementos rodantes y de la velocidad de giro.

BPFO0.4 X NÚMERO DE BOLAS X VELOCIDAD DE GIRO.

BPFI=    0.6 X NÚMERO DE BOLAS  X VELOCIDAD DE GIRO.

FTF =     0.4 X VELOCIDAD DE GIRO.

Cada rodamiento tiene unas características geométrica propias a partir de las cuales podemos determinar su frecuencia de deterioro. estas frecuencias aparecerán en las formas espectrales cuando el rodamiento está deteriorado, cuando exista un defecto de alguno de los componentes del rodamiento, será no asíncrona (no coincidente con armónicos de la frecuencia de giro del eje (1747 CPM).

 LA POLEA CUENTA CON (3) RODAMIENTOS 7411-B.

RODAMIENTO 7411 -BFRECUENCIA DE FALLA (Hz)FRECUENCIA DE FALLA (CPM)ARMÓNICO  FRECUENCIA DE FALLA (2X)
BPFO114.926,89513,790
BPFI176.7510,60521,210
FTF11.38682.81,365.6
BSF51.3153,018.96,037.8

EL CABEZAL CUENTA CON (1)  RODAMIENTO 7314-B EN LA PARTE SUPERIOR.

RODAMIENTO 7314 -BFRECUENCIA DE FALLA (Hz)FRECUENCIA DE FALLA (CPM)ARMÓNICO  FRECUENCIA DE FALLA (2X)
BPFO144.088,644.817,289.6
BPFI205.9212,355.224,710.4
FTF11.96717.61,435.2
BSF61.253,6757,350

EL CABEZAL CUENTA CON (1)  RODAMIENTO 6316 EN LA PARTE INFERIOR.

RODAMIENTO 6316FRECUENCIA DE FALLA (Hz)FRECUENCIA DE FALLA (CPM)ARMÓNICO  FRECUENCIA DE FALLA (2X)
BPFO90.135,507.810,815.6
BPFI143.218,592.617,185.2
FTF11.38682.81,365.6
BSF60.523,601.27,202.4

Después de evaluar las frecuencias de falla en los rodamientos, se determina que la frecuencia  que predomina en este caso el espectro de aceleración es de 21,150 CPM,  corresponde a la (2XBPFI) del rodamiento 7411-B. es decir que el ruido proviene de  marcas o fallo en  la pista interna del rodamiento 7411-B perteneciente a la polea de la centrifuga. se solicita desmontaje de polea para revisar condiciones de los rodamientos. el valor  global del espectro de aceleración es de 0.89 g´RMS..

COMPONENTE: Anillo interno de un rodamiento de contacto angular.

SÍNTOMAS: El desprendimiento ocurre alrededor de la mitad de la circunferencia de la superficie de la pista de carrera.

CAUSA: Pobre lubricación debido a la entrada de refrigerante de corte en el rodamiento.

EN LA IMAGEN SE MUESTRA EL DAÑO ENCONTRADO  EN LA PISTA INTERNA DEL RODAMIENTO 7414-B, DESPUÉS DE DESMONTAR LA POLEA.

El desprendimiento ocurre cuando pequeñas piezas de material del rodamiento se separan de la superficie lisa de las pistas de carrera o los elementos rodantes debido a la fatiga de los rodillos, así creando regiones que tiene texturas rugosas o ásperas. Las posibles causas pueden ser: carga excesiva, pobre montaje (desalineación), carga del momento, entradas de escombros extraños, penetración del agua, pobre lubricación o lubricante inapropiado, holgura del rodamiento inapropiada, precisión impropia para la caja del rodamiento  y progresión a partir de la oxidación.

Se muestra espectro de aceleración, después de realizar cambio de rodamiento dañada en pista interna 7411-B, en polea de centrifuga, se observa  disminución de valor global   (de 0.89 g RMS a 0.08 g RMS), nótese que el pico  a la frecuencia 21,150 CPM Ya no se observa en el espectro. 


INFORMACION DEL AUTOR.
José Daniel Acosta Robles.
Ingeniero Eléctrico. Superintendente de Mantenimiento Predictivo.
Industrial Azucarera Ingenio San Cristóbal S.A. de C.V.
DACOSTA@ZUCARMEX.COM  ppacosta7@gmail.com

BIBLIOGRAFIA:

DAÑO EN RODAMIENTO DE CENTRIFUGA CONTINUA DE MASA DE C (FRECUENCIAS DE FALLA EN RODAMIENTOS).

MANUAL DE ANÁLISIS DE VIBRACIONES  POWER-MI.

Se tomaron imágenes y literatura para explicar los tópicos y frecuencias de falla de los elemento  de un rodamiento, MANUAL DE VIBRACIONES POWER-MI, suministrado de la pagina:

https://power-mi.com/es/content/formaci%C3%B3n-en-an%C3%A1lisis-de-vibraciones.

BEARING DEFENDER, ACOEM.

Se tomaron los valores de frecuencias de los rodamientos mencionados y se compararon con valores que trae pre-cargados el software de commtest, Analizador de vibraciones  bv7 utilizado en la recolección de datos de la empresa.

La información y los espectros de vibraciones fueron recolectados durante las rutas que realizan dentro de la planta en la Zafra 21-22, este caso , se presentan con el fin de estudiar los problemas más comunes  basándose en   los tópicos para el diagnóstico de el   análisis de los espectros de vibración.

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