Problemas en rodamientos
Los rodamientos son componentes mecánicos fundamentales en la mayoría de las máquinas rotativas. Su vida útil está condicionada por múltiples factores, como la carga, la velocidad de operación, la lubricación, el montaje, la temperatura y las fuerzas externas originadas por desalineaciones o desequilibrios. Debido a la complejidad de estas variables, resulta prácticamente imposible predecir su duración mediante métodos analíticos convencionales. Dada su importancia y criticidad, se hace indispensable la aplicación de técnicas modernas de mantenimiento predictivo, especialmente aquellas basadas en el análisis de vibraciones, que permiten evaluar con mayor precisión su estado y, en consecuencia, mejorar la disponibilidad operativa de las máquinas en las que se encuentran instalados.
Técnicas para la detección de fallos en rodamientos
Las técnicas más utilizadas para identificar fallos en rodamientos son:
Análisis de vibraciones: permite detectar patrones de frecuencias asociadas a defectos internos.
Análisis de envolvente (demodulación): ideal para identificar fallos incipientes en elementos rodantes.
Ultrasonido: detecta fricción y ruido antes de que sea visible en el espectro de vibración.
Análisis de fase y forma de onda en el tiempo: útiles para confirmar origen y tipo de fallo.
Termografía: detecta sobrecalentamientos provocados por fricción interna.
Componentes y frecuencias de fallo de un rodamiento
Los fallos en rodamientos generan frecuencias características que dependen del diseño del rodamiento y su velocidad de giro. Las más comunes son:
BPFO (Ball Pass Frequency Outer race): Paso de bola por la pista exterior.
BPFI (Ball Pass Frequency Inner race): Paso de bola por la pista interior.
BSF (Ball Spin Frequency): Frecuencia de giro de la bola o rodillo.
FTF (Fundamental Train Frequency): Frecuencia de rotación de la jaula o retén.
Frec. de paso de rodillos o bolas: Relacionada directamente con la geometría del rodamiento.
Predicción del grado de severidad del deterioro
La severidad del fallo puede evaluarse por:
Aumento de amplitud en las frecuencias características.
Presencia de bandas laterales → indica modulación por defectos avanzados.
Comparación de niveles RMS vs. valores de referencia históricos.
Tendencia de crecimiento en el tiempo: monitoreo continuo indica si el fallo es progresivo.
Relación entre envolvente y espectro base: permite determinar si el fallo es superficial o estructural.
Demodulación o análisis de envolvente
Técnica que permite extraer impactos sutiles producidos por defectos en las superficies de contacto del rodamiento.
Se aplica un filtro pasa banda, seguido de una extracción de la envolvente de la señal.
Es muy sensible a defectos incipientes en:
Pistas interna y externa
Rodillos o bolas
Jaula
La señal resultante muestra claramente las frecuencias características de fallo, incluso cuando no son visibles en el espectro original.
Defectos típicos en rodamientos y su identificación espectral
| Tipo de defecto | Frecuencia asociada | Síntomas espectrales |
|---|---|---|
| Pista exterior | BPFO | Armónicos de BPFO con bandas laterales |
| Pista interior | BPFI | Armónicos de BPFI con modulación lateral |
| Elemento rodante | BSF | Actividad espectral en BSF y subarmónicos |
| Jaula | FTF | Alta energía a baja frecuencia |
| Lubricación deficiente / contaminación | Ruido aleatorio + armónicos de 1x | Ruido de fondo elevado, sin patrón definido |
Fases del deterioro en rodamientos
Fase inicial:
Defecto microscópico.
Detectable solo con análisis de envolvente o ultrasonido.
Fase intermedia:
El defecto genera impactos medibles.
Aparecen frecuencias características en el espectro.
Fase avanzada:
Se observa modulación, bandas laterales y aumento importante de amplitud.
Posible resonancia en la estructura.
Fase crítica:
Fuerte vibración, riesgo de rotura del rodamiento.
El motor puede entrar en condición de fallo inminente.