Fallas por erosión eléctrica en rodamientos

Los rodamientos son piezas indispensables para el funcionamiento de cualquier tipo de máquina. Son elementos muy importantes en cualquier sistema rotativo, su función principal es la de facilitar la rotación eficiente del eje de la máquina con el más mínimo desgaste o roce, para así minimizar las pérdidas de energía mecánica y también disminuir el consumo de energía eléctrica.

¿Qué pasaría si estos elementos llegaran a fallar?

Causarían varios problemas en la planta industrial, desde la pérdida en horas de trabajo e inversión hasta el riesgo en la seguridad de los trabajadores, por estos y más motivos es indispensable anticiparse y prevenir. 

Los rodamientos están sujetos a innumerables modos de falla. Según la norma ISO 15243:2004, existen 6 modos de falla en rodamientos que se los presentamos en el siguiente cuadro: 

• 

Entre los modos de falla podemos encontrar: fatiga, desgaste, corrosión, erosión eléctrica, deformación plástica y fracturas y saber cómo detectar y prevenirlos es muy importante, pero hoy profundizaremos en uno de los más importantes, en el modo de falla por erosión eléctrica.

Principales tipos de rodamientos

La lista de clasificación de tipos de rodamientos es bastante larga.  Dependiendo del diseño del motor, los rodamientos pueden ser sellados o abiertos. Por otra parte, pueden encontrarse rodamientos de bolas, de rodillos cilíndricos o rodillos cónicos, dependiendo del tipo de carga de operación al que está sometido, sea radial, axial o combinada.

Se pueden clasificar en:

• Rodamientos de bolas
• Rodamientos de rodillos
• Rodamientos de axilas de bolas
• Rodamientos de rodillos cónicos 
• Rodamiento de aguja, etc, entre otros. 

Una parte de su clasificación puede depender de la carga a la que serán sometidos, que se pueden clasificar en tres tipos:

• Para carga axial: si soporta esfuerzos en la dirección de su eje.
• Carga radial: es el que soporta esfuerzos radiales, que son esfuerzos de dirección normal a la dirección que pasa por el centro de su eje.
• Cargas combinadas: si los puede soportar en los dos, de forma alternativa o combinada.

• 

¿Qué es la erosión eléctrica o fluting ?

Se define a la erosión eléctrica o “Fluting” como el daño ocurrido al rodamiento a través del paso de una corriente eléctrica. Este fenómeno promueve la formación de estrías a lo largo de la pista. El proceso en la superficie de contacto es similar al de soldadura por arco eléctrico tal como se muestra a continuación.

Esta corriente no deseada pudiera ser producida por diferentes factores, no obstante, el más frecuente se le atribuye a las corrientes parásitas producidas por los variadores de frecuencia que viajan por todo el motor eléctrico. Una vez circulando por el estator, buscan saltar al rotor y para ello usan a los rodamientos como medio conductor.

Ahora, ¿un inspector de equipos rotativos puede detectar un problema de Fluting a través del análisis de vibraciones? La respuesta: Sí. 

Esto se evidencia con el surgimiento de las frecuencias de falla de la pista externa del rodamiento, Ball Pass Frequency Outer Race o Frecuencia de paso de la bola por la pista exterior  (BPFO), y sus armónicas de baja frecuencia, por ejemplo: BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO y a altas frecuencias múltiples espaciadas al BPFO.

Para ejemplificar lo antes mencionado, a continuación se ilustra un caso de fluting detectado en el rodamiento de un motor eléctrico.

Míralo en la práctica: Erosión Eléctrica 

En este caso fue realizada la inspección rutinaria de un motor eléctrico de 400 HP con una velocidad de operación de 1200 RPM. Inicialmente en una revisión auditiva con un estetoscopio mecánico, se detectó un ligero ruido en los rodamientos y un ligero zumbido eléctrico.

En el análisis de vibraciones , el espectro de Frecuencia vs Amplitud (a baja frecuencia: de 0x a 12x) se observa el surgimiento de un pico a 3.692 CPM (3.06x), el cual es asociado al BPFO del rodamiento lado acople del motor eléctrico. También se observan múltiples frecuencias armónicas de BPFO (es decir: 2BPFO y 3BPFO).

En el espectro de Frecuencia Vs. Amplitud (a alta frecuencia: de 0X a 140X) se observa múltiples picos espaciados a 3,04X, lo cual se relaciona al BPFO del rodamiento lado acople del motor.

El diagnóstico realizado demuestra que el ruido, asociado al surgimiento del BPFO con sus respectivas armónicas a baja frecuencia más los múltiples picos espaciados al BPFO a alta frecuencia son indicativos de FLUTING sobre el rodamiento del motor eléctrico.

Conoce aquí todos los activos que monitorea el sensor TRACTIAN y facilita tu rutina de mantenimiento.