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luis fernando Cabarcas

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FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL INDUSTRIAL

“ANALISIS DE METODOLOGIAS PARA CALCULAR LA
VIDA UTIL DE RODAMIENTOS”

SEBASTIAN LUIS CARLOS PEREZ VARGAS

PROFESOR GUÍA: JOSE LUIS MUÑOZ P.

MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL INDUSTRIAL

CONCEPCIÓN – CHILE
DICIEMBRE, 2021

FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA INDUSTRIAL

DECLARACIÓN DE ORIGINALIDAD Y PROPIEDAD

Yo, Sebastian Perez V, declaro que este documento no incorpora material de
otros autores sin identificar debidamente la fuente.

Concepción, _ Mes de Año

_________________________
Firma del alumno

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, a mi familia y amigos por los años de apoyo incondicional en la
formación profesional que se ve concluida con el desarrollo de este proyecto de
titulo.

Agradecer al sr. Jose Luis Muñoz por la confianza depositada para la
realización de este trabajo y sobre todo por los conocimientos que se nos
entregaron a lo largo del desarrollo del mismo.

Finalmente, al cuerpo docente de la carrera Ingeniería Civil Industrial que de
forma exigente nos formaron como profesionales y personas para tener las
competencias necesarias en el ámbito laboral.

I. Resumen

Los rodamientos son un elemento de gran importancia en la industria debido a
su rol principal de facilitar, dirigir movimientos necesarios para el proceso de
mecanizado que se lleve a cabo, debido a la asociación de este artefacto con la
precisión de la maquinaria es que se ve directamente ligado con la confiabilidad
del equipo. Por lo tanto, es de crucial importancia que se conozca la vida útil de
los rodamientos para así estar preparado ante cualquier eventualidad además
de realizar mantenciones e inspecciones programadas para prolongar la utilidad
y evitar las consecuencias que se generan con el fallo de los equipos.

La investigación se basa en estudios publicados tanto de pre como post-grado,
obteniendo información sobre el objetivo y poder incrementar la vida útil de los
elementos rodantes, se destaca la importancia del modelo de mantenimiento a
seguir y los protocolos adecuados desde la instalación, trabajo y mantención del
rodamiento. Para cumplir adecuadamente estos puntos se debe contar con
personal capacitado bajo la supervisión de un especialista.

Dentro del estudio se busca evitar las fallas o detectarlas antes de que
sucedan, es por eso que se debió buscar un método que arroje advertencia
antes que se presenten síntomas en la maquinaria, logrando así evitar las fallas
comunes registradas en la estadística y obtener mayor confiabilidad y
rendimiento. La tribología juega un rol importante en este ítem, ya que es gran
importancia conocer las propiedades mecánicas y aplicarlas para evitar futuros
problemas mecánicos como abrasión y fricción que son bastante recurrentes.
Los beneficios del estudio se pueden observar en el punto costo-oportunidad en
el cual se saca bastante provecho según los modelos de trabajo utilizados.

iii

ÍNDICE GENERAL

I. Resumen ............................................................................................................ ii
II. Introducción .................................................................................................. 1
III. Discusión bibliográfica ................................................................................... 2
IV. Contribución del trabajo ................................................................................ 6
Objetivo general .............................................................................................................. 6
Objetivos específicos ........................................................................................................ 6
Limitaciones y alcances del proyecto ................................................................................ 7
Normativa y leyes asociadas al proyecto ........................................................................... 7
V. IDENTIFICACIÓN DE PROBLEMAS Y OPORTUNIDADES DE MEJORA .................. 8
VI. Identificación cuantitativa de problemas ...................................................... 10
VII. Oportunidades de mejora ............................................................................. 13
VIII. INGENIERÍA DEL PROYECTO ....................................................................... 14
Análisis calculo vida útil determinado por fabricantes. .................................................... 14
Vida nominal ..........................................................................¡Error! Marcador no definido.
Vida nominal basica. .......................................................................................................................... 15
Vida nominal SKF ............................................................................................................................... 15
Metodos para prolongar vida util ................................................................................... 16
Material de soporte. ...................................................................................................... 16
Mediante analisis tribologico. ......................................................................................... 21
Cálculo de la duración de la vida nominal del rodamiento ............................................................... 22
Selección del lubricante ..................................................................................................................... 22
Analisis de vibraciones ....................................................................................................................... 23
Mantenimiento predictivo. ............................................................................................. 27
Plan de mantenimiento .................................................................................................. 29

Inspeccion de los rodamientos .......................................................................................................... 30
inspeccion durante el funcionamiento .............................................................................................. 30
• Monitoreo del ruido y la vibración ....................................................................................... 30
• Monitoreo de la temperatura ................................................................................................ 30
• Monitoreo de las condiciones de lubricación..................................................................... 31
Inspeccion durante parada de maquinaria ........................................................................................ 31
Inspección detallada de rodamientos lubricados con grasa ..................................................... 32
IX. Relacion costo-oportunidad .......................................................................... 33
X. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES GENERALES ........................... 35
XI. GLOSARIO .................................................................................................... 36
XII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ...................................................................... 36
ANEXOS ................................................................................................................ 38

INDICE DE TABLAS
TABLA 1: NORMAS ASOCIADAS A RODAMIENTOS ....................................................................................................... 7
TABLA 2: SINTOMA DE RODAMIENTOS Y POSIBLES CAUSAS ........................................................................................ 12TABLA 3: GLOSARIO FORMULA VIDA NOMINAL BASICA ............................................................................................. 15
TABLA 4: GLOSARIO FORMULA VIDA NOMINAL SKF ................................................................................................. 16
TABLA 5: VIDA UTIL CHUMACERA ACERO AISI 1018 ............................................................................................... 20
TABLA 6: VIDA UTIL CHUMACERA ALEACION ........................................................................................................... 20
TABLA 7: APROVECHAMIENTO VIDA UTIL ............................................................................................................... 21
TABLA 8: FRECUENCIAS CARACTERISTICAS .............................................................................................................. 24
TABLA 9: TIEMPO DE VIDA RODAMIENTOS CON DISTINTOS LUBRICANTES ...................................................................... 26

ÍNDICE DE FIGURAS

ILUSTRACIÓN 1: DIAGRAMA ICHIKAWA ................................................................................................................. 11
ILUSTRACIÓN 2: EJEMPLO DE RODAMIENTO CON FALLA POR FATIGA ........................................................................... 14
ILUSTRACIÓN 3: CUERPO METALICO RODAMIENTO .................................................................................................. 18
ILUSTRACIÓN 4: GRUPO ARMADO (RODAMIENTO-CHUMACERA) ................................................................................ 18
ILUSTRACIÓN 5: RESULDADOS "BEARING CALCULATOR" .......................................................................................... 19
ILUSTRACIÓN 6: SELECCION LUBRICANTE ............................................................................................................... 23
ILUSTRACIÓN 7: ESPECTRO RODAMIENTO EN BUEN ESTADO....................................................................................... 25
ILUSTRACIÓN 8: ESPECTRO RODAMIENTO CON FALLAS.............................................................................................. 26
ILUSTRACIÓN 9: CURVA P-F ................................................................................................................................ 27
file://///Users/sebastian/Desktop/SEMINARIO%20DE%20TITULO/Formato%20Proyecto%20de%20Titulo%20(3)%20(1).docx%23_Toc91625639

II. Introducción

La presente investigación se enfoca en un análisis sobre las diversas
metodologías para calcular la vida útil de rodamientos sometidos a distintos
tipos de trabajo, además se estudiarán sistemas para prolongar el periodo de
tiempo que dicho elemento trabajara.

Los rodamientos son un elemento mecánico con un rol crucial para el
rendimiento de la maquina, ya que facilita movimientos, guía y apoya
componentes que giran entre si. Además, ayuda a reducir la fricción entre los
distintos elementos móviles. Los rodamientos al ser uno de los componentes
mas críticos, es un elemento que se usa para evaluar el estado de una maquina
rotativa. Cualquier falla inesperada del rodamiento desviaría el sistema
mecánico del estado normal, como la perdida de precisión, la reducción de
productividad e incluso aumento de los riesgos de seguridad. De este modo,
nace la necesidad y oportunidad de estudiar métodos para prolongar la vida del
artefacto y aumentar su confiabilidad con el fin de prevenir problemáticas
mencionadas anteriormente.

Por vida útil se entiende el tiempo que se espera que un rodamiento funcione
de la forma prevista en condiciones de trabajo definidas. Se basa
principalmente en el numero probable de revoluciones que un rodamiento
puede realizar antes de presentar síntomas de fatiga. El interés de esta
investigación radica en que estos elementos mecánicos no siempre son
sometidos a las condiciones de trabajo esperadas por lo que el calculo
estandarizado de vida nominal no entrega mayor confiabilidad. Por ende, un
enfoque de esta investigación según las metodologías estudiadas es encontrar
metodologías para incrementar la vida útil de los rodamientos y estimar una
vida nominal con mayor porcentaje de confiabilidad.

Las fallas mas comunes son: rodamientos deteriorados, desajuste de los
rodamientos en los asientos de estos y desgaste de los elementos que
conforman los soportes. Los indicadores de falla generalmente se traducen en:
vibración, ruido y calor, si se detectan a tiempo pueden evitar daños mayores
en los equipos o lesiones en operarios.

III. Discusión bibliográfica

La importancia de conocer la vida útil de un rodamiento es vital para el correcto
funcionamiento de las maquinas utilizadas en distintas áreas de trabajo, ya que
llevando a cabo las mantenciones o cambio de elementos en el momento
adecuado se previenen fallas en la maquinaria o paralización de los procesos,
lo cual genera una perdida mayor para la organización.
Los fabricantes estiman la vida útil basándose en la norma ISO 281(NSK
europe, n/d) calculando la vida nominal de los rodamientos, considerando
cargas a las cuales serán sometidos, su capacidad de carga y un factor que
dependerá si el rodamiento es de rodillos o bolas. Sin embargo, existen muchos
factores que afectan directamente la duración del elemento mecánico en las
condiciones reales de trabajo, por lo que existen diversos estudios sobre
estimaciones y proyecciones de la vida útil, así como también prolongar dicho
periodo mejorando las condiciones de trabajo y realizando las mantenciones e
inspecciones adecuadas. La tecnología a permitido a la empresa de consultora
de ingeniería (MESYS) crear un software para obtener un valor aproximado del
tiempo que dura un rodamiento según las normas establecidas, considerando
una mayor cantidad de factores de trabajo que afectan la longitud de vida. Por
otro lado, la empresa fabricante de rodamientos SKF cuenta en su plataforma
con una función llamada “Bearing Calculator” para calcular la vida de dichos
elementos considerando factores de trabajo tales como las revoluciones por
minuto, viscosidad relativa, factor de contaminación, además de cargas de
trabajo y tipo de rodamiento y lubricante como se refleja en estudios en
referencia (Carrasco, 2017).
Los fallos prematuros se atribuyen a principalmente a manejo o mantenimiento
inadecuado, por lo que las rutinas de inspección de los rodamientos de la
maquinaria durante el funcionamiento son importantes para prevenir fallos
innecesarios. La inspección se realiza durante el funcionamiento verificando
temperatura, ruido y vibración del rodamiento para determinar si es necesario
volver a suministrar o cambiar el lubricante, y tras el funcionamiento
inspecciones periódicas a los rodamientos que deben ser cuidadosamente
examinados para detectar cualquier daño posible y se deben tomar medidas
para prevenir la recurrencia (NTN, 2017).

El mantenimiento preventivo se basa en acciones que se planean y programan
con el objetivo de ajustar, reparar o cambiar piezas en equipos, antes de que
ocurra una falla o daños mayores en la maquinaria reduciendo costos,
aumentando la vida nominal de distintos elementos y favoreciendo la
conservación de equipos. Para ello se debe conocer sistemáticamente el estado
de los equipos, maquinas e instalaciones para programar en los momentos más
oportunos y de menor impacto en la producción de las acciones que tratan de
eliminar las averías que originan las interrupciones. La implementación de un
plan de mantenimiento por análisis de vibraciones logra mejorar la confiabilidad
de los equipos rotativos (Pasache, 2017).

En tiempos recientes con el desarrollo de disciplinas matemáticas de la
estadística y la probabilidad analítica se han encontrado formas de pronosticar
eventos futuros físicos por medios científicos(Singuenza, 2017). Es así como
se desarrollo la disciplina “prognotics” que se enfoca en pronosticar el tiempo
limite cuando un sistema o componente deja de cumplir esta función debido a
algún tipo de falla o desperfecto mediante la valoración del grado de desviación
o degradación de un componente a través del tiempo con respecto a sus
condiciones normales de diseño. El periodo de tiempo medido desde cuando se
efectúa el pronostico hasta el tiempo pronosticado de ocurrencia de falla
funcional se denomina “vida útil remanente (RUL)”. En el proceso de prognotics
existen tres métodos de análisis de la vida remanente:

• Método basado en modelo matemático de física de la falla: construye
modelos matemáticos para demostrar la física del sistema y sus modos
de falla. Esto implica que se tiene profundo conocimiento del
comportamiento de la resistencia de los componentes en respuesta del
esfuerzo al que son sometidos.
• Método basado en datos e información de monitoreo de la condición:
consiste en efectuar mediciones periódicas de los parámetros que
describen la condición del componente. La RUL se determina generando
algoritmos de tendencias de la trayectoria de la falla en desarrollo y
pronosticando el tiempo en que se llegara al limite máximo
predeterminado.
• Método basado en distribuciones estadísticas de fallas: la colección de
datos de tiempo a la falla de los modos de falla mas importante en los
componentes se considera un proceso estocástico y por lo tanto se debe
ajustar una distribución estadística que describa el comportamiento de

vida. Teniendo una distribución estadística que describa el
comportamiento, se podrá estimar la vida útil remanente en términos
probabilisticos antes de llegar a la falla funcional.

Se propone (Galar, Berges, Lamban, Huertas & Tormos, 2013) un nuevo
método de predicción de la vida útil remanente inspirado en clasificadores de
maquinas de soporte vectorial. En base a los datos históricos de un sistema
junto con los datos de condición durante la vida útil se utilizan para crear una
clasificación por hiperplanos. La velocidad de degradación se evaluó mediante
el calculo de la distancia mínima definida sobre la base de las trayectorias de
degradación, es decir, la aproximación del sistema al hiperplano que separa los
datos de condición en diferentes horizontes de tiempo. El método propuesto
desarrolla un método de predicción RUL efectivo que contempla los múltiples
desafíos en el complejo sistema de pronósticos.

Con el objetivo de prevenir fallas y programar paros seguros de reparación y
mantenimiento, a partir de una base de datos (Muñoz, 2016) de fallas
producidas por vibraciones a las que fueron sometidos los rodamientos,
mediante los modelos ocultos de Markov y procesos Gaussianos, se crean
modelos estocásticos como metodologías para inferir en el comportamiento del
desgaste del rodamiento hasta su posible falla, clasificándolos en tres grados
de severidad según el diámetro de la fisura y así poder diagnosticar si la
maquina se encuentra en peligro de falla inminente o se debe realizar
mantención preventiva.

La inspección y el control de los rodamientos por ultrasonidos es el método más
fiable para detectar fallos incipientes en los rodamientos y condiciones como la
falta de lubricación (Messer, 2020). La advertencia ultrasónica aparece antes de
un aumento de la temperatura o un incremento de los niveles de vibración de
baja frecuencia. La inspección ultrasónica de los rodamientos es útil para
reconocer: comienzo de daño por fatiga, desgaste de superficies y la inundación
o falta de lubricante.

Uno de los principales problemas en la industria es el desgaste de elementos
mecánicos por abrasión y fricción (Carrasco, 2017). El diseño de elementos se
debe considerar tanto las propiedades mecánicas como las tribológicas ya que
gracias a estas se puede determinar la resistencia a estos factores de desgaste.

La tribología es la ciencia que estudia la lubricación, desgaste y fricción de dos
cuerpos solidos en movimiento relativo, todos estos fenómenos tribológicos
básicos están relacionados con la confiabilidad de los equipos (Hernández,
Guevara, Tapia & Mendoza. (2020).

Para determinar la eficacia de la selección de lubricante en ambientes que
existe contaminación para los rodamientos, se han realizado comparaciones
estadísticas de los tiempos de vida de estos elementos que trabajan con grasa
multipropósito y con grasa con mayores propiedades tribológicas, que se
recomienda basarse en la tabla de selección lubricantes SKF donde se
requerirán datos tales como: diámetro interno del rodamiento, velocidad de
rotación y temperatura de trabajo. De acuerdo con las observaciones obtenidas
(Hernández et al.,2020). el tiempo de vida con el lubricante recomendado para
las condiciones de trabajo es mayor, por lo que se logra aumentar la vida útil
cambiando el lubricante de trabajo. Este aumento de vida es relevante, puesto
que con esto se incrementa el tiempo medio entre fallas, se reducen los costos
de reparaciones y las perdidas por lucro cesante producido durante el tiempo de
indisponibilidad.

Cuando se trata de unidades con soporte, las necesidades de los equipos
industriales varían, desde las aplicaciones que necesitan alta precisión hasta
las exigencias de alta carga en entornos muy contaminados (Carrasco, 2017),
las unidades con soporte deben ofrecer la protección para rodamientos
adecuada para soportar ejes, engranajes y otras partes giratorias y oscilantes.
Escoger la correcta significa obtener el rendimiento necesario para el trabajo.

Estudios (Carrasco, 2017) han demostrado que los rodamientos también fallan
prematuramente por causa de las piezas donde se alojan, como los soportes,
que no son óptimos para el trabajo debido a problemas con la tecnología de
fabricación como: tolerancias, maquinaria de baja precisión o una errónea
selección del material. En la practica, en maquinaria utilizada en la industria
agrícola cambiando la pieza original por una fabricada mediante fundición con
mejor calidad de guardapolvo y de un material con mayor porcentaje de
Manganeso (aceros Hadfield) y mejores características se logra aumentar
considerablemente la vida útil.

IV. Contribución del trabajo
Los rodamientos son componentes clave del activo de una planta y están
continuamente sometidos a un trato muy duro. Normalmente, estos son
sustituidos durante las operaciones de mantenimiento planificadas, cuando su
vida útil está llegando a su fin, o tras las paradas imprevistas en la producción.
Dependiendo del tipo de rodamiento, su sustitución puede ser costosa e
implicar tiempos de espera prolongados.

Es por esto que nace el interés por estudiar las metodologías existentes para
tener un calculo estimado de la vida útil o remanente de los rodamientos y
poder establecer algún tipo de confiabilidad que otorgara dicho elemento al
funcionamiento de la maquinaria.

Además, se estudiarán procedimientos para prolongar el periodo de tiempo que
el rodamiento entrega un correcto funcionamiento permitiendo llevar a cabo los
procesos necesarios en la industria además de ahorrar en el coste de nuevos
elementos.

Es importante estudiar estos fenómenos ya que de esta manera se puede
trabajar eficientemente en la industria evitando fallos inesperados que pueden
tener significantes consecuencias tanto económicas para la empresa como de
seguridad para los trabajadores. Por otro lado, prolongando el tiempo de uso se
evita un exceso de chatarra producido por la industria que puede tener efectos
negativos en el perfil de sostenibilidad de la empresa, un aspecto cada vez mas
importante para inversores y clientes.

Objetivo general
Analizar metodologías para calcular vida útil de rodamientos con el findiagnosticar correctamente intervenciones en la maquinaria requerida.

Objetivos específicos

• Comparar y analizar diferentes modelos.
• Detectar principales factores que provocan fallas prematuras.
• Estudiar métodos para prolongar vida útil de rodamientos.
• Elaborar plan de mantenimiento orientado en rodamientos.

Limitaciones y alcances del proyecto

El alcance de este proyecto se basa en diversos trabajos tanto de pregrado
como postgrado, mencionados en referencias, recolectando información de
estudios y bases de datos utilizadas para así poder analizar distintos métodos
para calcular la vida útil de rodamientos y poder obtener conclusiones y
desarrollar recomendaciones a los usuarios.

Además, de las mismas investigaciones se obtendrán métodos para prolongar
el tiempo de uso de los elementos rotativos estudiando sus condiciones de
trabajo y tipos de mantenciones que se deben realizar para el correcto
funcionamiento.

La principal limitación del proyecto es basarse en la teoría de investigaciones
anteriores sin la posibilidad de comprobar la eficacia de los métodos propuestos
en experimentos propios.

Normativa y leyes asociadas al proyecto
Dentro de las normas asociadas a rodamientos se encuentran las siguientes:

Tabla 1: normas asociadas a rodamientos
Norma Descripción
ANSI/AFBMA Std 9: 1990 Tasas de carga y vida de fatiga para
rodamiento de bolas.
ANSI/AFBMA Std 11: 1990 Tasas de carga y vida de fatiga para
rodamiento de rodillo.
ISO 281: 1990 Rodamiento de rodillo – Tasa de
carga dinámica y vida útil.
ISO 76: 1990 Rodamiento de rodillo – Tasa de
carga estática.
JIS B 1518: 1992 Tasa de carga dinámica y vida útil
para rodamientos de rodillo.
JIS B 1519: 1989 Tasa de carga estática para
rodamiento de rodillo.
ISO 1132: 1980 Rodamientos de rodillo – Tolerancias
– Definiciones.

ISO 5593 Rodamientos de rodillo – Vocabulario.
ISO/TR 9724: 1991 Rodamientos de rodillo – Juego
interno radial.
ISO 578: 1987 Rodamientos de rodillos cónicos –
Series en pulgadas – Tolerancias.
ISO 582: 1979 Rodamientos de rodillo – Series
métricas – Limites de cotas chaflán
ISO 15: 1981 Rodamientos de rodillo –
Rodamientos radiales – Cotas de
contorno – Esquema general.

ISO 104: 1994 Rodamientos de rodillos –
Rodamientos de rodillos cónicos.
métricos – Cotas de contorno y
designación de series.
ISO 15: 1985 Rodamientos radiales – Cotas de
contorno – Esquema general.

V. Identificación de problemas y oportunidades de mejora
Los rodamientos son uno de los componentes más importantes de la mayoría
de los equipos. Soportan grandes exigencias con respecto a su capacidad de
carga, funcionamiento, precisión, niveles de ruido, fricción y calor por fricción,
vida y confiabilidad. Por lo tanto, es natural que jueguen un papel tan destacado
y que, a través de los años, hayan sido el objeto de extensa investigación y me-
joras continuas. Pese al diseño y a la fabricación cuidadosa, además de la
prueba del rodamiento en la aplicación, a veces el rodamiento no alcanza la
vida útil requerida, es aquí donde nace la problemática del trabajo, que consiste
en la ausencia de un método confiable para calcular la vida remanente del
rodamiento y la falta de garantías que entrega el calculo determinado por los
fabricantes debido a su alto margen de diferencia con la realidad al no
considerar condiciones variables en el tiempo. Las fallas, por lo general,
causaran perdidas económicas debido a la perdida de la producción y
generarán daños a las partes de contacto de la maquina en la cual se alojan, a
lo que se agrega el costo de las reparaciones. Puede ocurrir falla prematura del
rodamiento por una variedad de motivos, cada falla deja su propia huella
especial en el rodamiento.

En consecuencia, al examinar un rodamiento fallado o dañado, en la mayoría
de los casos es posible establecer la causa raíz y definir acciones correctivas
para evitar una recurrencia.
Debido a estas consecuencias se busca entregar una solución al problema de
falla de rodamientos buscando una metodología que entregue alta confiabilidad
para la prevención de estas y programar mantenciones oportunas o cambios del
elemento. Entregando así la oportunidad de evitar daños en la maquinaria y
perdidas económicas tanto por reparaciones como por la interrupción de la
producción además de mejorar el trabajo y rendimiento de la maquinaria.

En las empresas industriales los sistemas productivos vienen evolucionando
cada vez mas en busca de la mejora de la eficiencia, la idea central es efectuar
la producción necesaria en el momento oportuno, con el mínimo empleo de
recursos. El principal objetivo de las actividades de mantenimiento es garantizar
la confiabilidad y disponibilidad de los equipos para las operaciones en relación
de la función deseada, cumpliendo con los requisitos de sistema de gestión de
calidad, seguridad y medio ambiente.
En la actividad industrial, el deficiente mantenimiento de las maquinas produce
roturas en el proceso productivo por averías de máquinas y equipos. Esto se ve
reflejado en paradas imprevistas por la ausencia de procedimientos efectivos de
mantenimiento de equipos.
Una de las principales técnicas en la gestión del mantenimiento es el
mantenimiento predictivo el cual tiene como función principal predecir la falla
antes que estas sucedan; es decir tratar de adelantarse o detectar los indicios
de falla o cuando el equipo o elemento deja de trabajar en condiciones óptimas.
Por ejemplo, una alta vibración en los equipos rotativos acorta la vida útil de los
rodamientos, acoplamientos, sellos y otros componentes esenciales; por ello la
importancia de corregir lo más rápido posible las causas que originan las altas
vibraciones.

VI. Identificación cuantitativa de problemas

El Diagrama de Ishikawa es una herramienta que permite representar de forma
grafica un problema o enfoque central y sus posibles causas, el problema
representa la cabeza de pescado de donde emerge la espina central de la cual
se derivan las causas mayores que a su vez pueden estar conformadas por
espinas mas pequeñas llamadas causas menores.

Se emplea para poder obtener las posibles causas asociadas a un efecto
facilitando la identificación de factores verdaderos que lo producen, se
promueve la mejora de los procesos, se consolidan las ideas de los miembros
que participan, favoreciendo el pensamiento del equipo. Las 6M que se
consideran en el diagrama y que muestra la figura son:

• Mano de obra: se considera todos los aspectos relacionados al personal,
a la mano de obra calificada, personal idóneo, motivación y habilidad.
• Maquinaria: todas las herramientas y maquinaria para obtener el
producto final, se suele preguntar por la capacidad suficiente para su
función, eficiencia, mantenimiento, repuestos ya actualización.
• Métodos: se evalúa como se realizan las cosas, la forma como se
desarrollan las actividades, se busca la falla en los métodos empleados
en cada operación.
• Medición: se mide los resultados de aseguramiento de calidad, muestra y
errores.
• Materia prima: todo lo que tiene que ver con los materiales de la
empresa, la variabilidad, características, especificaciones, conformidad
del material y facilidad para trabajar.

• Medio ambiente: condiciones del entorno donde se trabaja, clina y cultura
organizacional y aspectos del medio ambiente (ruido, luz, calor, etc.).

En la figura podemos observar variables básicas que no son consideradas en el
calculo de vida útil entregado por los fabricantes, lo que afecta directamente en
la confiabilidad de los resultados obtenidos, esto sin considerar las condiciones
variables durante las operaciones como por ejemplo la carga sometida y la
velocidad de trabajo.Además, dentro del procedimiento para obtener algún tipo de vida remanente
del rodamiento se deben estudiar las fallas comunes y síntomas que presentan
en el elemento para así poder obtener conclusiones respecto al cuidado y
precaución que se debe tener al trabajar con equipos rotativos. Por lo general
los rodamientos que no funcionen correctamente tienen síntomas identificables,
la mejor manera de identificarlos y tomar acciones correctivas en una etapa
temprana es establecer un programa de monitoreo de condición en toda la
Ilustración 1: Diagrama Ichikawa

planta. Por lo general, los síntomas de problemas en rodamientos se pueden
reducir a unos pocos que se enumeran a continuación:

Tabla 2: síntoma de rodamientos y posibles causas
SINTOMA CAUSA POSIBLE
Calor excesivo • Problema de lubricación
• Condiciones de sellado
• Juego insuficiente en la
operación
• Carga incorrecta del
rodamiento
Niveles excesivos de ruido • Contacto metal-metal
• Contaminación
• Ajustes demasiado flojos
• Daño en la superficie
• Rozamiento
Niveles excesivos de vibración • Contacto metal-metal
• Contaminación
• Ajustes demasiado flojos
• Daño en la superficie
Movimiento excesivo del eje • Soltura
• Daño en la superficie
• Juego interno del rodamiento
incorrecto
Momento de fricción excesivo para
girar el eje
• Rodamiento precargado
• Arrastre del sello
• Daño en la superficie
• Diseño

Para prevenir estos síntomas se deben realizar inspecciones periódicas tanto
en la operación como en la parada del equipo de la mano de un sistema de
mantenimiento predictivo.

Al no obtener un método de calculo claro y confiable para aplicar
universalmente a los rodamientos, lo mas recomendable es estudiar métodos
para prolongar la vida de estos elementos, cuidando las condiciones de uso,
entregando ambientes óptimos para su funcionamiento y llevando a cabo un

plan de mantenimiento con el fin de sacar el mayor provecho al elemento y
realizar cambios de piezas oportunos para evitar una falla mayor en la
maquinaria y una paralización temporal del proceso productivo.

VII. Oportunidades de mejora

Para evitar alguna parada imprevista de algún equipo rotativo de la línea que
afecte el proceso productivo, así como evitar el cambio desmedido de repuestos
de estos equipos en los mantenimientos que demandan un alto costo, se
propone implementar la técnica del mantenimiento predictivo por análisis de
vibraciones porque nos permite diagnosticar el estado de las maquinas y sus
componentes sin necesidad de parar el proceso o algún equipo.

El mantenimiento predictivo aplica técnicas no destructivas siendo el análisis de
vibraciones una de las técnicas mas usadas en las maquinas rotativas que sirve
para conocer el estado de las maquinas y sus componentes con el propósito de
programar las actividades de mantenimiento que se requieran para corregir
cualquier desviación que se haya detectado y que le equipo sea confiable sin
afectar el proceso productivo.

Se debe programar una parada de planta o cuando la carga de trabajo sea
menor para corregir los defectos que se hayan diagnosticado con el análisis de
vibraciones. La experiencia, el sentido común y el conocimiento de cada
maquina son puntos esenciales para el análisis de vibraciones, las buenas
practicas de lubricación y montaje son el complemento que ayudan a mejorar la
confiabilidad.

El compromiso de los supervisores y los técnicos de mantenimiento son
esenciales para desarrollar el mantenimiento predictivo y así lograr la calidad de
las tareas de mantenimiento para garantizar la efectividad y calidad de las
reparaciones realizadas.

Un programa de monitoreo se puede iniciar con una frecuencia semanal y
conforme se vayan corrigiendo las anomalías en los equipos se puede ir
prolongando la frecuencia de monitoreo.

VIII. INGENIERÍA DEL PROYECTO

Análisis calculo vida útil determinado por fabricantes.

La vida a fatiga de un rodamiento individual es el número de revoluciones (o el
número de horas de funcionamiento a velocidad constante) que funciona el
rodamiento antes de que aparezca el primer signo de fatiga del metal en uno de
sus aros o elementos rodantes. Tanto las pruebas de laboratorio como la
experiencia práctica muestran variaciones considerables en la vida a fatiga de
rodamientos idénticos que funcionan en condiciones idénticas.

Cuando se desea evitar fallas por fatiga del rodamiento antes de que la
aplicación alcance la vida útil deseada, se puede utilizar un enfoque estadístico
para determinar el tamaño del rodamiento. La vida nominal L10 es la vida a
fatiga alcanzada o superada por el 90% de los rodamientos idénticos de un
grupo suficientemente representativo, que funciona en condiciones idénticas.
La vida nominal L10 es una herramienta probada y eficaz que se puede utilizar
para determinar el tamaño adecuado de un rodamiento para evitar fallas por
fatiga.

Ilustración 2: Ejemplo de rodamiento con falla por fatiga

Vida nominal básica.
Considera únicamente la carga y la velocidad, la vida nominal del rodamiento
según la norma ISO 281:

𝐿10 =
𝐶
𝑃
𝑝
, si la velocidad es constante la vida se puede expresar en horas de
funcionamiento: 𝐿10ℎ =
106
60𝑛
× 𝐿10

Tabla 3: glosario formula vida nominal básica
L10 Vida nominal básica (rpm)
L10h Vida nominal básica (horas)
C Carga dinámica básica
P Carga dinámica equivalente
N Velocidad de giro
P Exponente de ecuación de la vida útil
=3 rodamiento de bolas
=10/3 rodamiento de rodillo

Vida nominal SKF

Para los rodamientos de alta calidad modernos, la vida nominal básica
calculada puede desviarse significativamente de la vida útil real en una
aplicación determinada. La vida útil en una aplicación en particular no solo
depende de la carga y del tamaño del rodamiento, sino también de distintos
factores de influencia, incluidos la lubricación, el grado de contaminación, el
montaje adecuado y otras condiciones del entorno.
La norma ISO 281 utiliza un factor de vida modificado para complementar la
vida nominal básica. El factor de modificación de la vida útil aSKF utiliza el mismo
concepto de una carga límite de fatiga Pu, según se utiliza en la norma ISO 281.
Al igual que en la norma ISO 281, para reflejar tres de las condiciones de
funcionamiento importantes, el factor de modificación de la vida útil aSKF tiene
en cuenta las condiciones de lubricación, el nivel de carga en relación con la
carga límite de fatiga del rodamiento, y un factor ηc para el nivel de
contaminación, mediante:
𝐿𝑛𝑚 = 𝑎1 ∗ 𝑎𝑠𝑘𝑓 ∗ 𝐿10 = 𝑎1 ∗ 𝑎𝑠𝑘𝑓 ∗
𝐶
𝑃
𝑝

Si la velocidad es constante, la vida útil se puede expresar en horas de
funcionamiento, mediante:
𝐿𝑛𝑚ℎ =
10
60 ∗ 𝑛
6
∗ 𝐿𝑛𝑚
Donde:

Tabla 4: glosario formula vida nominal SKF
Lnm Vida nominal SKF (millones de
revoluciones)
Lnmh Vida nominal skf (horas de
funcionamineto)
L10 Vida nominal básica
a1 Factor de ajuste de la vida útil para
mayor confiabilidad
askf Factor de modificación vida útil
C Capacidad de carga dinámica básica
(kN)
P Carga dinámica equivalente al
rodamiento (kN)
n Velocidad de giro (rpm)
p Exponente de ecuación de la vida útil
=3 rodamiento de bolas
=10/3 rodamiento de rodillo

Métodos para prolongar vida útil

Material de soporte.

La presente sección es significativa para la industria ya que los problemas en
los elementos y perdidas económicas se dan por causas tribológicas de fricción,
abrasión y desgaste, generando paras de maquinaria, razón por la cual se
busca encontrar un material que resista estas condiciones difíciles de trabajo y
aportar a cuidar la economía, evitar tiempos de mantenimiento y reparaciones
innecesarias. En el diseño de elementos mecánicos se consideranvarios
factores como son sus propiedades mecánicas, pero también se deben

considerar sus propiedades tribológicas ya que gracias a estas se puede
determinar su resistencia contra la fricción y abrasión.

Las fallas más comunes en nuestro estudio son:
• Rodamientos deteriorados.
• Desajuste de los rodamientos en los asientos de estos.
• Desgaste de los elementos que conforman los soportes.
Para que un rodamiento funcione de un modo fiable, es indispensable que esté
lubricado adecuadamente, con el objetivo de evitar el contacto metálico directo
entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura, para evitar el desgaste
y proteger las superficies del rodamiento contra la corrosión. Por tanto, la
elección del lubricante y el método de lubricación adecuado, así ́ como un
correcto mantenimiento, son cuestiones de gran importancia
Al realizar el montaje de rodamientos es esencial que sea efectuado en
condiciones de rigurosa limpieza, para conseguir así ́un buen funcionamiento y
evitar un fallo prematuro. En condiciones apropiadas de lubricación y carga, es
decir, cuando se siguen procedimientos adecuados de mantenimiento y
operación, la vida útil de los rodamientos está determinada por la fatiga
superficial, que es el resultado de esfuerzos cíclicos entre las asperezas de dos
superficies en contacto.
En el estudio (Carrasco, 2017) presentado en la discusión bibliográfica se
determino que la causa del desgaste acelerado en los soportes de rodamientos
corresponde a la selección del material, luego de realizar el análisis
metalográfico y de espectrometría se determino que el material era un acero
AISI 1017 bajo en carbono presentando muy poca resistencia a la abrasión
causando desgaste prematuro, por lo que fueron fabricadas de un material
colado con mayor cantidad de Manganeso, con esto se trata de incrementar la
resistencia al desgate producido por abrasión del terreno contra sus caras y
evitar la fluencia del acero de bajo carbono que genera deformación en los
alojamientos de los rodamientos. Logrando aumentar la vida útil alrededor de un
256%.
Las chumaceras están compuestas por el cuerpo metálico, el rodamiento con
pista interna de forma cuadrada, los separadores y el eje de soporte de discos

como se muestra en la figura 3 y en grupo armado como se muestra en la figura
4.

Ilustración 3: cuerpo metálico rodamiento

Ilustración 4: grupo armado (rodamiento-chumacera)

Gracias al sistema de calculo en línea “bearing calculator” de la empresa SKF
en www.skf.com, en la cual se consideraron los parámetros de las revoluciones
por minuto, la viscosidad relativa de la grasa y un factor de contaminación
moderado de 0.22, dando como resultado que la vida útil teórica de 1300 horas
se reduce a 700 horas de vida útil en condiciones de trabajo reales.
http://www.skf.com/

Ilustración 5: Resultados "Bearing Calculator"
Realizados los cambios en los soportes de rodamientos, se calculo nuevamente
las horas de vida, obteniendo como resultado un aprovechamiento del 93.14%
versus el 36.2% de vida útil del rodamiento con los distintos metales, puesto
52

Figura 4. 29 Imagen de la vida útil del rodamiento en nuestras condiciones de trabajo.
Fuente: SKF Bearing Calculator, http://webtools3.skf.com

que subió de 254 horas máximas de trabajo a 652 horas de las 700 disponibles
del rodamiento.
Tabla 5: vida útil chumacera acero AISI 1018
HORAS DE VIDA CHUMACERAS DE ACERO AISI 1018
CHUMACERA TRACTOR 1 TRACTOR 2 TRACTOR 3 TRACTOR 4 TRACTOR 5
1 254 247 253 250 251
2 254 247 253 250 251
3 130 250 250 255 246
4 130 251 250 255 246
5 245 250 256 248 257
6 245 253 256 248 257
7 247 225 230 200 221
8 247 225 230 200 221

Tabla 6: vida útil chumacera aleación
HORAS DE VIDA CHUMACERAS DE FUNDICION CON ELEMENTOS DE ALEACION
CHUMACERA TRACTOR 1 TRACTOR 2 TRACTOR 3 TRACTOR 4 TRACTOR 5
1 652 650 652 652 652
2 652 650 652 652 652
3 652 648 652 652 652
4 652 648 652 652 652
5 650 652 652 652 652
6 650 652 652 652 652
7 652 652 652 652 652
8 652 652 652 652 652

Tabla 7: aprovechamiento vida útil

De las tablas y gráficos anteriores podemos concluir que El nuevo material de
fundición al manganeso presentó excelentes características de estabilidad
dimensional y resistencia a la fricción y abrasión. Mejorando con creces la
funcionamiento y aprovechamiento de los elementos, logrando satisfacer la
problemática de para de maquinarias, intervenciones para mantención y
ahorros económicos.
Mediante análisis tribológico lubricante.
La tribología es la ciencia que estudia la lubricación, desgaste y fricción de dos
cuerpos sólidos en movimiento relativo. Los fenómenos tribológicos básicos:
fricción, desgaste y lubricación: todos están relacionados con la confiabilidad de
los equipos, en otros casos las fallas en rodamientos se basan en el empleo de
registros de señales de vibración que juega en la actualidad un papel
importante en el mantenimiento para analizar su comportamiento.
La investigación (Polo del Conocimiento,2020) tiene como objetivo determinar la
eficacia de la selección del lubricante mediante el análisis tribológico para
ambientes contaminado, con este propósito, se realizó una comparación
estadística mediante la prueba t-student de los tiempos de vida de los
rodamientos con grasa multipropósito y la seleccionada con el análisis
respectivo. De acuerdo con las observaciones el tiempo de vida de los
rodamientos con la grasa seleccionada con el análisis tribológico es superior al
de los rodamientos con grasa multipropósito. Este incremento en la vida útil del
rodamiento, es de relevancia puesto que con esto se incrementa el tiempo
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2
COMPARACION APROVECHAMIENTO CHUMACERAS

medio entre fallas, reduciéndose los costos de las reparaciones y las perdidas
por el lucro cesante producido durante el tiempo de indisponibilidad.
Calculo de la duración de la vida nominal del rodamiento
Según la norma ISO 281 la duración de la vida nominal del rodamiento en horas
es igual a la razón de una constante igual a 10 elevado a la sexta y 60 veces la
velocidad de giro en rpm todo esto a su vez multiplicado por la razón entre la
capacidad de carga dinámica base en kN y la carga dinámica equivalente del
rodamiento en kN elevado a un exponente de ecuación de vida útil.
𝐿10 =
𝐶
𝑃
𝑝

𝐿10ℎ =
106
60𝑛
× 𝐿10

La capacidad de carga dinámica C se consiguió́ de los catálogos de SKF de
acuerdo con el tipo de rodamiento a utilizar.
Selección del lubricante
Antes de seleccionar el lubricante ideal mediante calculo se tomó en cuenta el
lubricante utilizado, mismo que es un multipropósito usado para la lubricación
en general de mecanismos sin exigencias elevadas, que trabajen a
temperaturas hasta 100 o C.
Se consideró que el lubricante multipropósito se encuentra mezclado con viruta
procedente de los procesos realizados.
Por esta razón en el modulo de pruebas de vida acelerada se incluyó en el
lubricante seleccionado con una cantidad medida de viruta para simular las
condiciones de trabajo en el que se encuentra el rodamiento.
Para la selección teórica del lubricante se utilizó una tabla SKF misma que se
detalla en la figura 6, para trabajar en la misma se requieren las dimensiones
del rodamiento (diámetro) y su velocidad de operación y también la temperatura
de operación.

Ilustración 6: Selección lubricante

Análisis de vibraciones
La inspección y el control de los rodamientos por ultrasonidos es, con mucho, el
método más fiable para detectar fallos incipientes en los rodamientos y
condiciones como la falta de lubricación. La advertencia ultrasónica aparece
antes de un aumento de la temperatura o un incremento de los nivelesde
vibración de baja frecuencia. La inspección ultrasónica de los rodamientos es
útil para reconocer:
1. El comienzo del fallo por fatiga.
2. El desgaste de las superficies de los cojinetes.
3. Inundación o falta de lubricante.
En los rodamientos de bolas, a medida que el metal de la pista de rodadura, el
rodillo o los elementos de la bola comienzan a fatigarse, se produce una sutil
deformación. Esta deformación del metal producirá superficies irregulares, lo
que provocará un aumento de la emisión de ondas sonoras ultrasónicas.
Un cambio en la amplitud de la lectura original es una indicación de un
incipiente fallo del rodamiento. Cuando una lectura excede una lectura de
referencia en 8 dB sin un cambio sustancial en la calidad del sonido, puede

indicar falta de lubricante. Si la lectura excede la línea base en 12 dB, se puede
asumir que el rodamiento ha entrado en el inicio del modo de fallo.
Bajo condiciones normales de funcionamiento, los rodamientos fallan por
desgaste o fatiga del material, cuando comienzan a fallar se incrementan las
vibraciones de los generadores síncronos y los niveles de emisión acústica
aumentan. Estas frecuencias de falla se encuentran en función de la geometría
y la velocidad de marcha. Cada uno de los componentes del rodamiento
presenta una frecuencia de falla única y se definen en al menos cuatro
frecuencias características que se producen en los mismos, cuando la falla se
produce en la pista exterior, Ball Pass Frequency of Theouterrace (BPFO) en la
pista interior, Ball Pass Frequency of the Inner Race (BPFI), en los elementos
rodantes, Ball Spin Frequency (BSF), en la jaula, Fundamental Train Frecuency
(FTF).
Mediante el análisis a 10 rodamientos, la primera mitad realizados con una
grasa multipropósito y la otra mitad con grasa SKF LGMT2 4/2,5 que se obtuvo
mediante la tabla de selección de lubricantes (Figura 6) en donde se requiere el
diámetro interno del rodamiento d = 30 mm obtenido de las tablas SKF, la
velocidad de rotación del rodamiento n = 3750 rpm se consiguió́ con los datos
de placa del motor y haciendo la relación de transmisión de las poleas de 1 a 2,
la temperatura de trabajo del rodamiento T = 60 °C medida con una cámara
termografía.
En la tabla 8 se muestran las frecuencias características de fallos en los
rodamientos obtenidas mediante el software MAINTraq Predictive, para el
análisis se tomo en cuenta solo el armónico de frecuencia de paso de bola
externo BPFO ya que es el primero que tiende a elevarse cuando un
rodamiento falla.
Tabla 8: frecuencias características
Armónico Frecuencia (Hz)
FTF 23,562
BSF 137,505
BPFO 212,296
BPFI 323,204

En la figura 7 se muestra el espectro obtenido mediante el análisis de
vibraciones, mismo que fue realizado en un rodamiento en buen estado al
principio de la prueba y en el que se puede observar que el armónico que
coincide con el BPFO se encuentra muy bajo, lo que indica que el rodamiento
está en buen estado.

Ilustración 7: espectro rodamiento en buen estado
En la figura 8 se muestra el espectro obtenido mediante un análisis de
vibraciones realizado en un rodamiento en falla, todos estos fueron
considerados en mal estado cuando el armónico que coincide con la frecuencia
de paso de bola externo BPFO alcanza una amplitud entre 0,025 gB hasta
0,0529 gB. En este espectro se puede notar como el armónico BPFO empieza a
elevarse; en este punto se considera ya al rodamiento en estado de falla.

Ilustración 8: espectro rodamiento con fallas
En la tabla 9 se indica los tiempos de vida de 5 rodamientos con grasa
multipropósito y los tiempos de vida de 5 rodamientos con la grasa SKF LGMT2
4/2,5 mismos que fueron sometidos a la misma carga de trabajo, la cual fue
determinada con el uso de la ecuación (2) y (1) respectivamente despejando
L10, donde L10h = 3 h es la vida en horas estimada para el daño del
rodamiento y n = 3750 rpm es la frecuencia de giro del mismo, se despejó P de
la primera ecuación y con L10 previamente obtenido, con la carga dinámica
base C = 20,3 kN sacada de las tablas de rodamientos SKF 6206 y la p = 3
para rodamientos de bolas, sé obtuvo una carga P = 23,14 kN.

Tabla 9: tiempo de vida rodamientos con distintos lubricantes
Nº BPFO (gE) BPFO (dB) Tiempo grasa multipropósito (h) Tiempo SKF LGMT2 4/2,5 (h)
1 0,0529 -36,17 3,2 5,3
2 0,0529 -36,17 2,8 6,2
3 0,0529 -36,17 3,6 4,5
4 0,0529 -36,17 3,1 5,1
5 0,0529 -36,17 2,9 6,3

Como se observa en la tabla 9, el tiempo de vida de los rodamientos con grasa
SKF LGMT2 4/2,5 es superior al tiempo de vida de los rodamientos sometidos a
grasa multipropósito, esto corrobora la correcta selección del lubricante

mediante la figura 6, comprobando así ́ el incremento de la vida de los
rodamientos al usar grasas que se ajusten al funcionamiento real de los
mismos.
Mantenimiento predictivo.
Se trata de un conjunto de técnicas que, debidamente seleccionadas, permiten
el seguimiento y examen de ciertos parámetros característicos del equipo en
estudio, que manifiestan algún tipo de modificación al aparecer una anomalía
en el mismo.
La mayoría de los fallos en maquinas aparecen de forma incipiente, en un grado
en que es posible su detección antes que el mismo se convierta en un hecho
consumado con repercusiones irreversibles tanto en la producción como en los
costes de mantenimiento. Se precisa para ello establecer un seguimiento de
aquellos parámetros que nos pueden avisar del comienzo de un deterioro y
establecer para cada uno de ellos qué nivel vamos a admitir como normal y cual
inadmisible, de tal forma que su detección desencadene la actuación pertinente.
La figura muestra este proceso. Se le denomina curva P-F porque muestra
como un fallo comienza y prosigue el deterioro hasta un punto en el que puede
ser detectado (el punto P de fallo potencial). A partir de allí,́ si no se detecta y
no se toman las medidas oportunas, el deterioro continuo hasta alcanzar el
punto F de fallo funcional:

Ilustración 9: curva p-f

La inspección y el control de los rodamientos por ultrasonidos es, con mucho, el
método más fiable para detectar fallos incipientes en los rodamientos y

condiciones como la falta de lubricación. La advertencia ultrasónica aparece
antes de un aumento de la temperatura o un incremento de los niveles de
vibración de baja frecuencia. La inspección ultrasónica de los rodamientos es
útil para reconocer:
1. Comienzo de fallo por fatiga
2. Desgaste de superficies de los cojinetes
3. Inundación o falla de lubricante
En los rodamientos de bolas, a medida que el metal de la pista de rodadura, el
rodillo o los elementos de la bola comienzan a fatigarse, se produce una sutil
deformación. Esta deformación del metal producirá superficies irregulares, lo
que provocará un aumento de la emisión de ondas sonoras ultrasónicas.
Un cambio en la amplitud de la lectura original es una indicación de un
incipiente fallo del rodamiento. Cuando una lectura excede una lectura de
referencia en 8 dB sin un cambio sustancial en la calidad del sonido, puede
indicar falta de lubricante. Si la lectura excede la línea base en 12 dB, se puede
asumir que el rodamiento ha entrado en el inicio del modo de fallo.
La dureza de las superficies de rodamiento producirá un aumento similar de la
amplitud debido al proceso de aplanamiento a medida que las bolas salen de la
circunferencia. Estos puntos planos también producen un zumbido repetitivo
que se detecta como un aumento de la amplitud de las frecuencias
monitoreadas.

Un buen rodamiento se escucha como un ruido de apuro o silbido. El crujido o
los sonidos ásperos indican un rodamiento en la etapa de falla. En ciertos
casos, una bola dañada puede ser escuchada como un chasquido, mientras
que un sonido ásperoy uniforme de alta intensidad puede indicar una pista
dañada o un daño uniforme en la bola. Los sonidos fuertes de chasquido,
similares al de un buen rodamiento, pero ligeramente más ásperos, pueden
indicar falta de lubricación. Los aumentos de corta duración del nivel de sonido
con componentes “ásperos” o “rayados” indican que un elemento rodante
golpea un punto “plano” y se desliza sobre las superficies del rodamiento en
lugar de girar.

Si se detecta alguna de estas condiciones, se deben programar exámenes más
frecuentes. Deberían recogerse datos para anotar y tender los aumentos de
decibelios. Además, el sonido del rodamiento debe ser analizado usando un
software de análisis espectral o conectando el instrumento de ultrasonido a un
analizador de vibraciones.
Las ventajas que aporta este tipo de mantenimiento son que, al conocerse en
todo momento el estado de los equipos, permite detectar fallos en estado
incipiente, lo que impide que este alcance proporciones indeseables. Por otra
parte, permite aumentar la vida útil de los componentes, evitando el reemplazo
antes de que se encuentren dañados. Y por ultimo, al conocerse el estado de
un defecto, pueden programarse las paradas y reparaciones previéndose los
repuestos necesarios, lo que hace disminuir los tiempos de indisponibilidad.
Plan de mantenimiento
La importancia de un plan de Mantenimiento Predictivo se basa en haber
analizado todos los fallos posibles y que se ha diseñado para evitarlos, para
elaborar un buen plan de mantenimiento se debe asegurar de que todo lo que
se indica en el plan es realizable que una vez redactado se comprueben todas
las tareas y fijar los rangos de medida, se deben asignar una o varias personas
que se encargaran de su realización contando con los recursos adicionales para
su realización, realizar una acción de formación para la puesta en marcha del
plan, con explicaciones claras el alcance de todas las tareas y que se debe
hacer en el caso de encontrar anomalías, supervisar la realización durante las
primeras semanas de implementación tomando en cuenta los comentarios y
sugerencias.
A medida que se lleva a cabo el plan y se realizan las distintas tareas de
mantenimiento se detectan mejoras que es posible introducir como cambiar la
frecuencia de monitoreo y tareas que resultan innecesarias, es mucho más útil
elaborar el plan basándose en el análisis de los equipos y sus fallos
potenciales, se debe tener en cuenta el plan con las recomendaciones del
fabricante. La principal ventaja del mantenimiento predictivo se basa en la
velocidad de detección en forma anticipada y temprana del hecho.
Una de las tareas más comunes que se realizan en el mantenimiento predictivo
en equipos rotativos es el análisis de la condición de los rodamientos. Los ejes

rotativos de las maquinas se apoyan en los rodamientos, estos son los
elementos que sufren mayor desgaste y que se requieren cambiar con mayor
frecuencia. Siendo una de las técnicas más usadas en el predictivo el análisis
de vibraciones, con la cual se puede saber el estado de los rodamientos y su
evolución sin interrumpir la operación. Así ́ se puede planificar con anticipación
el cambio de los rodamientos y se evitan los paros no programados.
Para conocer el rendimiento del plan de mantenimiento se deben establecer
ciertos indicadores de desempeño que permitan medir resultados, tales como:
- Disponibilidad por fallas: tiempo que la maquinaria esta disponible,
considerando fallas e incidencias.
- Disponibilidad total: tiempo promedio que la maquinaria esta disponible,
considerando paradas planificadas e imprevistas.
- Tiempo de inactividad: tiempo de inactividad no programada.

Inspección de los rodamientos

inspección durante el funcionamiento
• Monitoreo del ruido y la vibración
Un método comúnmente utilizado para identificar el deterioro o daños en un
rodamiento es escuchar. Los rodamientos en buenas condiciones producen un
“ronroneo” suave. El rechinado, chirrido u otros sonidos irregulares suelen
indicar que el rodamiento está en malas condiciones, o que algo no funciona
correctamente. Sin embargo, el monitoreo del sonido tiene un uso limitado.
El monitoreo de vibración se basa en tres hechos fundamentales:
- Todas las máquinas vibran.
- La aparición de un problema mecánico se acompaña, por lo general, de
un aumento en los niveles de vibración.
- La naturaleza de la falla se puede determinar mediante el análisis de las
características de la vibración.
• Monitoreo de la temperatura
Es importante monitorear la temperatura de funcionamiento en las posiciones
del rodamiento. Si las condiciones de funcionamiento no han sido alteradas, un

aumento repentino de la temperatura suele ser una indicación de daños
desarrollados en el rodamiento y de su posible falla inminente. Sin embargo,
tenga en cuenta que puede haber un aumento natural de la temperatura hasta
uno o dos días inmediatamente después del primer arranque de la máquina y
después de cada re lubricación, cuando se utiliza grasa.
• Monitoreo de las condiciones de lubricación
Los rodamientos solo pueden alcanzar sus niveles máximos de rendimiento con
la lubricación adecuada. Por lo tanto, las condiciones de lubricación de un
rodamiento se deben monitorear cuidadosamente. La condición del lubricante
también debe evaluarse en forma periódica, preferentemente mediante la toma
de muestras y su análisis.
Se recomienda las siguientes pautas generales para las actividades de
inspección relacionadas con la lubricación:
- Verifique que no haya fugas de lubricante en las áreas circundantes a las
posiciones del rodamiento.
- Mantenga los anillos protectores y sellos laberínticos llenos de grasa
para una máxima protección.
- Verifique que los sistemas de lubricación automática funcionen
adecuadamente y proporcionen la cantidad correcta de lubricante a los
rodamientos.
- Verifique el nivel de lubricante en depósitos y sumideros, y reponga
cuando sea necesario.
- En los casos en que se utiliza lubricación manual con grasa, re lubrique
según el esquema programado.
- En los casos en que se utilice lubricación con aceite, cambie el aceite
según el esquema programado.
- Asegúrese siempre de que se utilice el lubricante especificado.
Inspección durante parada de maquinaria
Cuando una máquina no está en funcionamiento, es una oportunidad para
evaluar la condición de los rodamientos, sellos, superficies de contacto de los
sellos, soportes y lubricante. Puede hacerse una inspección general frecuente
retirando la cubierta o tapa del soporte. Si un rodamiento parece estar dañado,
se lo debe desmontar e inspeccionar minuciosamente.

Los rodamientos no siempre son fácilmente accesibles. No obstante, si los
rodamientos están parcial o totalmente expuestos, pueden realizarse
comprobaciones visuales. El momento más práctico para inspeccionar los
rodamientos es durante el mantenimiento de rutina.
• Preparación
- Limpie la superficie externa de la máquina.
- Retire la tapa del soporte, o la cubierta del soporte, para exponer el
rodamiento.
- Tome muestras de lubricante para analizarlas. En el caso de lubricación
con aceite, tome muestras del sumidero/depósito. En el caso de
rodamientos abiertos lubricados con grasa, tome muestras de diversas
posiciones dentro del rodamiento y en las áreas circundantes.
Inspeccione la condición del lubricante. Las impurezas suelen poder
detectarse extendiendo una fina capa de lubricante sobre una hoja de
papel y examinándola bajo una luz.
- Limpie las superficies externas expuestas del rodamiento con un paño
que no suelte pelusa.
• Inspección
- Inspeccione las superficies externas expuestas del rodamiento en busca
de corrosión. Inspeccione los aros del rodamiento en busca de cualquier
signo anormal.
- En el casode los rodamientos sellados, inspeccione los sellos en busca
de desgaste o daños.
- Siempre que sea posible, gire el eje muy lentamente y sienta si existe
resistencia irregular en el rodamiento; un rodamiento sin daños gira con
suavidad.
Inspección detallada de rodamientos lubricados con grasa
Los rodamientos abiertos lubricados con grasa en soportes de pie de dos
piezas pueden someterse a una inspección in situ más detallada de la
siguiente manera:
- Retire toda la grasa de alrededor del rodamiento.
- Retire toda la grasa posible del rodamiento con un rascador no metálico.

- Limpie el rodamiento rociando en su interior con un disolvente a base de
petróleo. Gire el eje muy lentamente mientras lo limpia, y siga rociando
hasta que el disolvente deje de recoger suciedad y grasa. En el caso de
rodamientos grandes que contienen una acumulación de lubricante
intensamente oxidado, límpielos con una solución alcalina fuerte que
contenga un 10% de soda cáustica y un 1% de agente humectante.
- Seque el rodamiento y las piezas circundantes con un paño que no
suelte pelusa o con aire comprimido limpio y libre de humedad (pero no
haga girar el rodamiento).
- Inspeccione los caminos de rodadura, la(s) jaula(s) y los elementos
rodantes del rodamiento en busca de descascarillado, surcos, rayones,
marcas, decoloración y áreas brillantes. Cuando corresponda, mida el
juego radial interno del rodamiento (para determinar si se ha producido
desgaste) y confirme que se encuentre dentro del rango esperado.
- Si la condición del rodamiento es satisfactoria, aplique la grasa apropiada
al rodamiento y el soporte, y cierre inmediatamente el soporte. Si hay
daños evidentes en el rodamiento, desmóntelo y protéjalo contra la
corrosión. A continuación, realice un análisis completo.

IX. Relación costo-oportunidad
La inversión que se pueda realizar para la implementación del mantenimiento
predictivo es totalmente justificable, si se logra alcanzar el objetivo fundamental
del programa de mantenimiento, los ahorros obtenidos de los beneficios que se
pueden lograr, se pueden mencionar los siguientes:
- La anticipación de fallas en estado inicial que convierten los daños en rutinas
programadas de mantenimiento.
- Se eliminan la frecuencia de inspecciones programadas de mantenimiento, en
que se requiere desarmar los equipos.
- Aumento de la frecuencia de las revisiones detalladas con respecto a las
inspecciones generales de mantenimiento preventivo.
- Se suprime casi el total de las fallas accidentales, lo cual se ve reflejado en
una mayor productividad.

- Crece el factor de servicio por el diagnostico de la severidad de los problemas
y disminución del tiempo de parada necesaria para las reparaciones que han
sido debidamente programadas.

- Ahorro y disminución de repuestos, ya que estos se reemplazan solamente
cuando se les ha agotado su vida útil.
- Corrección anticipada de muchos problemas de montaje que generan fallas
reiteradas en la maquinaria.
- Se reduce el número de equipos en stand-by gracias al incremento de la
confiabilidad de los equipos en operación.

- Ahorro notable en el consumo de energía, cuando los equipos trabajan en
optimas condiciones.
- Garantía del cumplimiento de las características de diseño y mejora general
de la seguridad de equipos e instalaciones.

X. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES GENERALES

De la presente investigación podemos concluir en primer lugar que la formula
general entregada por los fabricantes descrita en primera instancia cuenta con
muy pocos factores y regulaciones sobre el trabajo y condiciones reales a las
que se enfrenta el rodamiento, sin embargo, la formarla de vida útil de SKF
entrega un resultado con un gran grado de confiabilidad, cercano al 90%,
incluyendo variables como la velocidad y temperatura del rodamiento, factores
de ajuste de contaminación y lubricación. Además, SKF faculta el trabajo de
cálculos a los usuarios mediante su herramienta online “Bearing Calculator”.

Las fallas mas comunes según el estudio realizado son: rodamientos
deteriorados, desajuste de los rodamientos, desgaste en los soportes. En la
tabla 2, se pueden observar diversos factores que provocan fallas prematuras
en los rodamientos y los síntomas que presentan. Para evitar estas
consecuencias es de vital importancia el cuidado de estos elementos desde el
montaje hasta el uso del operador y mantenciones adecuadas.
De los métodos estudiados se destaca la importancia de los materiales de
contacto del rodamiento, de los cuales se recomienda utilizar materiales con
buenas propiedades tribológicas, como los aceros Hadfield, con los que se
pueden obtener mejores resultados de vida útil debido a que presentan mayor
resistencia a la fricción y abrasión. Otro método que se demostró que tiene gran
implicancia en la vida útil, es la correcta selección del lubricante a utilizar el cual
tendrá relación directa con el rendimiento del rodamiento. Dichos aumentos de
vida útil son de relevancia puesto que con esto se incrementa el tiempo medio
entre fallas, reduciéndose los costos de las reparaciones y las perdidas por el
lucro cesante producido durante el tiempo de indisponibilidad.
El mantenimiento predictivo permite conocer el estado de los componentes de
una maquina, detectar alguna avería a tiempo y programar las paradas en
coordinación con el área de producción para las reparaciones requeridas con
los repuestos y servicios solicitados con antelación. Este tipo de mantenimiento
se basa fundamentalmente en el análisis de vibraciones porque toda maquina
tiene un cierto nivel correcto de vibraciones y ruidos que son característicos de
esa maquina.

Debido a lo anterior, la inspección y el control de los rodamientos por
ultrasonidos es el método más fiable para detectar fallos incipientes en los
rodamientos y condiciones como la falta de lubricación. La advertencia
ultrasónica aparece antes de un aumento de la temperatura o un incremento de
los niveles de vibración de baja frecuencia. La inspección ultrasónica de los
rodamientos es útil para reconocer: el comienzo de daño por fatiga, desgaste de
superficies, exceso o falta de lubricante.

XI. GLOSARIO

XII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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ANEXOS

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