Muchas compañías tienen éxito al predecir el fracaso de los cojinetes, sin embargo fallan en su proceso de trabajo debido a una ventana muy corta de tiempo que ocurre entre el diagnostico de la falla y la falla real del cojinete. Aunque la falla fue predicha, este proceso todavía es conocido como mantenimiento reactivo, que muchas compañías conocen bastante bien.
Para una transición de ese ambiente reactivo de mantenimiento, un cambio serio de la cultura puede tener que ocurrir no sólo en el nivel de mantenimiento, sino también a nivel de operaciones y de la planta también. Recuerde esta cita cita Albert Einstein, "Nosotros no podemos resolver problemas utilizando la misma clase de pensamiento que utilizamos cuando nosotros los creamos".
Un estudio muestra que el componente motriz con el porcentaje de averías más alto es el de los cojinetes motrices. De todos los tipos de fracasos motrices inspeccionados, 51% de esos fracasos fueron debido a los cojinetes. Para ayudar a eliminar las fallas de cojinete, usted debe comprender el problema antes que pueda comprender la solución. La comprensión del problema empieza primero con la comprensión de la vida útil del cojinete.
Comprendiendo la Vida Útil del Cojinete (L10 Life)
La comprensión de los conceptos básicos de la confiabilidad de los cojinetes es importante y uno de los primeros pasos a predecir la falla del cojinete. La vida Anti fricción del cojinete (típicamente pensado como de balines y de tipo de rodillo) es medida en función a la Calificación Básica de Vida, L10 o B10. La vida L10 es la identificación más comúnmente aceptada en el mundo actual y simplemente indica que: “90% de un grupo de cojinetes idénticos debe proporcionar una vida mínima específica en horas al operar bajo condiciones convencionales". Esto significa opuestamente que un 10% se espera que falle dentro del mismo periodo. Los fabricantes de cojinetes también se refieren a la vida L10 como el "la esperanza mínima de vida". La vida de los cojinetes es calculada basada en las revoluciones del cojinete que pueden ser en correlación a la esperanza de vida del cojinete como se muestra en la Figura 1. Este gráfico es basado en cojinetes idénticos en operación idéntica de un equipo los 365 días del año. Por ejemplo, si fuimos que ver 50 cojinetes idénticos que operan en 60,000 RPM, las 24 horas del día, se espera que cinco de estos cojinetes (10%) fallaran antes que alcancen su vida útil de 6.4 años.
Prediciendo la Falla del Cojinete
Las estadísticas han demostrado que tanto como un 60% de la confiabilidad del equipo es determinada cuando el equipo está en la fase de diseño y todavía en la mesa de dibujo. El diseño apropiado debe tomar en consideración el tipo apropiado de cojinete para la aplicación, las cargas del cojinete, velocidades del equipo, y factores ambientales como temperatura, humedad, y agentes químicos. El diseño apropiado del equipo utiliza la vida L10 para construir la confiabilidad del cojinete escogiendo el cojinete correcto basado en ese "mínimo de esperanza de vida útil". Sin embargo, el éxito del diseño del cojinete también depende de otros factores, como la fabricación apropiada del cojinete, almacenamiento apropiado antes del uso, los procedimientos correctos de instalación, el contexto operacional, y del mantenimiento de precisión. Estos factores llevan al mundo verdadero de conceptos básicos de confiabilidad. Estudios de confiabilidad en los últimos 30 años dicen que aproximadamente el 80% de los fracasos de activos son aleatorios. Esta es una sorpresa de lo que esperaríamos, una investigación más profunda ha comprobado que para la mayoría de los componentes (incluyendo cojinetes), no hay correlación entre la edad y cuán probable es que fallen. Para ayudarnos a predecir la falla del cojinete en una etapa suficientemente prematura para que podamos conseguir los cojinetes apropiados de reemplazo, planear el trabajo, y planificar el reemplazo; debemos utilizar instrumentos proactivos. En la forma más sencilla, esto puede ser una inspección del equipo por el personal de operaciones que escucha el equipo, sintiendo la temperatura, oliendo anormalidades, y viendo cosas como una fuga de aceite. Para la predicción más avanzada, utilice análisis de tecnologías como vibración, Termografía infrarrojo, y ultrasonido. El objetivo es de detectar signos tempranos de fracaso aleatorio vigilando los indicadores de la salud para determinar cuando el cojinete fallará utilizando el intervalo P-F. El intervalo P-F es el tiempo entre el descubrimiento de un fracaso potencial (P) y cuando el cojinete ha fallado funcionalmente (F), como es demostrado en la Figura 3.
Con los cojinetes, una falla funcional es encontrada típicamente suele ser una falla funcional total lo que significa que el cojinete ha sido degradado al punto de que ya no gira o realiza la función necesaria para hacerlo. Se ha descompuesto y entonces se llama a mantenimiento porque usted tiene una avería. Esta avería es lo que usted no quiere ver. Utilizando el intervalo P-F usted quiere identificar el primer signo de falla. Esto es "P" en el gráfico de la figura 3, y este intervalo es típicamente basado en tiempo. Al principio usted puede o no puede saber este intervalo y, así, puede tener que tomar la mejor estimación del personal de mantenimiento, de los operarios, o de los ingenieros de confiabilidad.
Una vez que usted utiliza el mejor método para identificar la falla en lo cojinetes y el intervalo P-F es conocido, entonces las fallas pueden ser mitigadas y pueden ser controladas. Una vez que la falla del cojinete ha sido detectada, el reemplazo puede ser planeado y planificado basado en el intervalo P-F. El punto donde una falla de cojinete es detectada "P" y falla realmente "F" puede ser meses o años. Esto permite el poder planificar con bastante antelación para no interrumpir los horarios de producción y, así, reducir las pérdidas debido a tiempo de inactividad imprevisto. Cuándo usted sigue este proceso, puede ver muchos años con un mínimo de fallas inesperadas de cojinete.
Hasta ahora, he hablado de la comprensión de la vida útil del cojinete, diseñando aplicaciones de cojinete, y predecir fallas. Al inicio de este artículo, mencioné el hacer el cambio de la cultura para moverse de un ambiente reactivo. Esto significa implementar los requisitos de almacenamiento apropiado, instalación, mantenimiento, inspección y los procedimientos de planeación del trabajo en una manera disciplinada y precisa. Si no está dispuesto a seguir estos requisitos, usted pierde el tiempo leyendo el resto de este artículo.
Los “Requisitos”
En el orden para que los cojinetes alcancen la esperanza de vida útil L10 necesaria, hay unos cuantos requisitos. Primero, los cojinetes deben ser manejados apropiadamente en el almacén y en la instalación. Segundo, los cojinetes deben ser instalados apropiadamente. Esto significa que la instalación debe ser de acuerdo con las especificaciones del fabricante y sus instrucciones. Una vez que se han seguido adecuadamente los procedimientos de almacenaje e instalación, el cojinete debe ser mantenido con el tipo y la cantidad correcta de lubricante, y del equipo operado a un estándar. Estos son requisitos, no sólo recomendaciones.
Recuerde este hecho, 70-80% de las fallas de equipo son auto inducidas. Para mitigar la falla de cojinete, usted debe asegurarse de que el cojinete tenga la oportunidad de vivir una larga vida. Veamos estas áreas con mayor profundidad.
Requisitos de Almacenaje - Los fabricantes de cojinetes le pueden proporcionar los procedimientos específicos en cuanto a cómo almacenar los cojinetes y el obtener estos procedimientos es altamente recomendable. Una evaluación por parte de un suministrador de cojinetes de su área de almacenamiento es a menudo gratis y una buena idea para maximizar la vida del cojinete. En términos generales, los cojinetes tienen requisitos específicos que deben ser cubiertos en el almacén y que incluyen lo siguiente:
• Vibración – Los cojinetes (especialmente los grandes) deben ser almacenados en una ubicación donde la vibración sea mantenida a un mínimo. Si usted no puede almacenar estos cojinetes en un ambiente bajo de vibración, entonces deben ser almacenados en colchonetas de vibración.
• Los Cojinetes son fabricados a tolerancias muy justas y requieren de cuidado al ser almacenados y transportados. Considérelos como artículos frágiles. Almacénelos en los ángulos correctos. Por ejemplo, un cojinete de rodillos cónicos debe ser almacenado hacia abajo y nunca debe ser apilado.
• Calor - Los Cojinetes no deben ser almacenados a altas temperaturas. La temperatura del almacenamiento debe ser mantenida entre 20 y 25° C con humedad baja. Un problema en un ambiente cálido es que la base del aceite se separa del engrosado utilizado para engrasar el cojinete cuando es fabricado. En adición al oxido, esta eliminación de la fina película lubricante en los elementos del cojinete permite el contacto metal contra metal.
• El Almacén debe despachar los cojinetes en una base del que primero entra - primero sale. Esta rotación del stock permite a cada cojinete permite pasar la porción máxima de su vida en el equipo y no en el estante de almacén. Marque el empaque original con la fecha de ingreso utilizando un marcador permanente suave.
• Idealmente, el área de almacenamiento de los cojinetes debe ser un ambiente limpio y estéril. Elimine la humedad, el polvo, y las sustancias químicas. Ningunos productos como ácidos, amoniaco, sal, soluciones limpiadoras, o gases deben ser almacenados en el mismo almacén.
• Siempre deje los cojinetes en su empaque original, a menos que exista otro aviso por el fabricante del cojinete.
• Nunca permita que el personal maneje un cojinete en el almacén y deje el cojinete abierto al ambiente.
• Para cojinetes más grandes y un almacenamiento más prolongado, se requerirá de un programa de mantenimiento preventivo para asegurar el estado apropiado del cojinete.
Requisitos de instalación - Este requisito es bastante sencillo. Siempre siga las recomendaciones de los fabricantes del equipo y los cojinetes para su manejo e instalación. Las prácticas impropias de instalación del cojinete causan una gran cantidad de fallas. Asegúrese que los cojinetes no son martillados en un eje ni instalados sin poner el espacio libre apropiado (si es necesario).
• Remueva apropiadamente los cojinetes y sellos viejos asegurándose de que no ocurra ningún daño a los ejes y a las superficies.
• Limpie efectivamente e inspeccione los ejes, ranuras, y superficies del cojinete en busca de algún daño. Un objetivo primario es la prevención de contaminación.
• Inspecciona el nuevo cojinete. Asegúrese de que todos los elementos estén allí como rodillos y balines. Busque oxido y picaduras. Verifique la lubricación.
• Asegurase de una alineación apropiada a los cojinetes, ejes, y de otros componentes.
• Otra vez, use solamente los procedimientos de instalación aprobados por el fabricante.
Antes de que profundice más en los requisitos, quiero compartir más acerca de la lubricación. La lubricación apropiada es uno de los métodos que más se pasan por alto para asegurar la vida del cojinete. Estudios de fabricantes de cojinetes muestran que más de la mitad de todas las fallas de cojinete pueden ser atribuidas a condiciones pobres o inadecuadas de lubricación.
Esto puede ser tan sencillo como seleccionar la grasa correcta o tipo de aceite para el contexto o condiciones de operación, no mezclando tipos incompatibles de grasa o aceite, evitando contaminación, no sobre engrasando, e intervalos apropiados de lubricación. El propósito de la lubricación es el de prevenir el contacto directo entre metal y metal con elementos dentro del cojinete. Para los cojinetes de tipo de rodillo, la lubricación también reduce el desgaste por calor y la fricción, ayuda a disipar el calor de la fricción, prolonga la vida del cojinete, previene la oxidación, y proporciona protección de la contaminación. Seleccione sistemas apropiados de sellamiento para asegurar que esa contaminación (humedad, polvo, sustancias químicas) no llegue a entrar en el lubricante, y para asegurarse de que el lubricante permanezca adentro.
Con respecto a la selección de la grasa apropiada y no mezclar grasas incompatibles, dese cuenta de que las grasas consisten típicamente en la base del aceite 1(ya sea minerales naturales o aceites sintéticos), agentes de espesor (jabones metálicos y no-jabones) y los aditivos (agregados para mejorar ciertas propiedades como anti oxidantes, prevención de oxidación) que son combinados para formar una cierta consistencia. Esta consistencia puede ser medida utilizando el Índice de Consistencia de NLGI que determina la "suavidad" de la grasa. El índice refleja la penetración de la grasa, así que a un número mayor, la grasa será mas rígida. Para la mayoría de las aplicaciones de los cojinetes de rodillo, las grasas con números índices de NLGI de 1-3 son utilizadas típicamente. La regla general para mezclar grasas, grasa aún semejante con marcas diferentes es sencilla, "No Lo Haga". A menudo cuándo clases diferentes de grasas son mezcladas, la consistencia llega a ser más "suave" y el rango operacional de la temperatura bajara. Mezclar entre marcas puede ser problemático debido a los aditivos utilizados. Por razones obvias, no mezcla grasas de grado de alimento con sus contrapartes. Desafortunadamente, esto no es raro en inspecciones de Complejos industriales de manufactura de alimentos.
Prevenga la contaminación utilizando los contenedores correctos de almacenamiento y transferencia. Mantenga los contenedores sellados para prevenir intrusión de contaminante. Utilice respiraderos de disecación o higroscópicos donde sea apropiado para eliminar la humedad. Para pistolas engrasadoras, el peor método para llenarlas debido a la preocupación de la contaminación es el de sacar con cuchara la grasa en el cilindro de la pistola y empacarlo para quitar las burbujas de aire. Cuidado especial debe ser utilizado con los tubos de grasa y el bombeo de un contenedor para asegurar el control apropiado de la contaminación.
La lubricación del cojinete con el lubricante correcto en el tiempo correcto es tan importante porque si ocurre el contacto de metal contra metal aunque sea sólo una vez, la falla del cojinete empezará. Agregar demasiada grasa puede causar una carga anormal en el cojinete también causando falla prematura. Para prevenir sobre lubricación o agregar menos lubricante, determine la cantidad y el intervalo correcto para le re-lubricación de los cojinetes basados en el contexto operacional (horas de operación, temperaturas operacionales y de almacenaje, carga del equipo, etc.). Calibre y marque sus pistolas engrasadoras. Cada pistola engrasadora es diferente con respecto al volumen de grasa despachado de un disparo o del golpe del mango. Sepa que 3 disparos en una pistola en particular igualan a un volumen fijo de grasa (es decir una onza). Realice un código de colores para cada pistola así como para cada punto de lubricación, y marque los puntos con la cantidad de lubricación necesaria y su frecuencia. Existen accesorios de colores para las engrasadoras de zerk para emparejar el código de color de la pistola engrasadora. Establezca todos los puntos de lubricación en una ruta tipo PM, con una lista de verificación. Ya que una lubricación impropia o la falta de lubricación pueden proporcionar más del 50% de los fracasos, capacite al personal en los métodos adecuados.
Por regla general, los cojinetes y sus carcasas sólo deben ser llenados al 30-60% de sus capacidades lubricantes. Si la velocidad operacional del equipo es alta y existe la necesidad de reducir el aumento de la temperatura, se requiere de menos lubricación. Los cojinetes de rodillo requieren un programa más frecuente de lubricación que los cojinetes debido a la alta carga radial que presentan. Los intervalos de la lubricación y cantidades pueden ser determinados de varias maneras. Los fabricantes de cojinetes proporcionan métodos de cálculo basados en las dimensiones del cojinete. Las tecnologías predictivas pueden ser utilizadas también. Por ejemplo, el ultrasonido o la vibración pueden ser empleados mientras la grasa es bombeada lentamente en los cojinetes mientras operan. La amplitud o el sonido disminuye y disparos adicionales son agregados singularmente que causan un aumento leve en la amplitud o el sonido hasta que cada disparo sea llevado por los elementos rodantes. Este proceso continúa hasta que la cantidad calculada de grasa sea agregada. Trabaje con su fabricante de cojinete para asegurar que usted aplique el volumen correcto de grasa en las frecuencias correctas para asegurar la vida del cojinete.
Requerimientos de Mantenimientos - Debido a la disciplina necesaria, los requisitos de mantenimiento son a menudo los requisitos más difíciles de seguir. Recuerde que nuestro objetivo es el mantenimiento de precisión.
• Trabaje con sus socios de operaciones para mantener el equipo limpio para ayudar a prevenir contaminación del cojinete o desgaste en las superficies. Evite utilizar dispositivos de presión como boquillas de aire y equipo de lavado a presión que pueden traspasar el sistemas de sellado del cojinete e introducir contaminación.
• Realice inspecciones de mantenimiento preventivo utilizando la vista, el olfato, el oído, etc. con el personal de operaciones y el de mantenimiento.
• Opere el equipo dentro de las especificaciones del fabricante del equipo. Los arranques y paros anormales pueden causar cargas anormales a los cojinetes.
• Valide la alineaciones de precisión cuando otros componentes son reemplazados.
• Utilice dispositivos de tensión de bandas para asegurar la carga apropiada del cojinete. Configure las tensiones de la cadena con las recomendaciones del fabricante también.
• Apriete los montajes utilizando llaves inglesas para asegurar los niveles correctos de fijación.
• El Mantenimiento Técnico requiere de la planificación apropiada de trabajo para proporcionar las especificaciones de las tareas, procedimientos de instalación, partes necesarias para los juegos basados en el pago de los Materiales, herramientas necesarias, tiempo estimado para completar, etc.
Espero que usted reconozca que el mantenimiento apropiado para los cojinetes requiere más que tan solo el mantenimiento; requiere la participación de operaciones y del almacén, entre otros, en "mejores prácticas" establecidas. Para muchas organizaciones, este es el cambio de la cultura que debe ocurrir para cambiar de un programa reactivo a un programa proactivo, que puede ser la diferencia entre que su planta cierre o permanezca abierta.
Lo mencionado en este artículo no son recomendaciones sino requisitos para detener las fallas de los cojinetes en sus vías. Detener los problemas de sus cojinetes no requiere de ninguna magia, solamente basta con saber qué hacer y la disciplina para ejecutar la manera correcta cada vez.
Ricky Smith tiene más de 30 años de experiencia laboral en más de 400 plantas alrededor del mundo proporcionando un aumento de la confiabilidad y la mantenibilidad en la administración de activos.
