Rodamientos: manténgalos como nuevos

Más de 300,000 pesos le costaba a Petróleos Mexicanos (Pemex) cada paro en una de sus instalaciones de Poza Rica, Ver, años atrás. El origen del problema: un rodamiento que estaba en un ducto por donde pasaba materia prima, esto es, se encontraba dentro del proceso mismo —regularmente colaboran en componentes externos—.
El rodamiento se hallaba expuesto a agua y contaminantes, ocasionando que su ciclo de vida se contara en semanas y no en años, como comúnmente sucede.
El encargado de resolver este problema fue Per Arnold Elgqvist O., director general de Tribología Aplicada y ex director general de la Sociedad de Tribólogos e Ingenieros de Lubricación (STLE, por sus siglas en inglés) México, también conocido en las ferias industriales como "Doctor de rodamientos".
Per, a quien SKF trajo de Suecia hace más de treinta años para colaborar en ingeniería del producto, comenta: "Se requirió de un análisis intenso. Se trataba de un problema de mantenimiento, pero involucraba, al mismo tiempo, el desarrollo de un rodamiento que respondiera a las necesidades de esa industria y, en particular, de ese proceso".  
La solución la encontró Per en un rodamiento similar a uno que utilizan los aviones de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés). Su duración en condiciones similares se estimó en seis meses y, entre sus características principales, las bolas están fabricadas de cerámica y no de acero, por lo que no requieren de lubricación constante; tienen una dureza del doble de las de acero templado; y su dilatación térmica es de un tercio en comparación con el rodamiento que se utilizaba comúnmente.
Para la paraestatal, las ventajas que ofrece un rodamiento adecuado y con mayores posibilidades de mantenimiento son económicas, pero, al final, como asegura Eduardo Plasencia Díaz, ingeniero de Servicio Senior de Timken, "la importancia de tener rodamientos funcionando adecuadamente nos lo dice una sola frase: no hay artefacto en el mundo con eje que no se mueva a través de ellos. Todas las industrias, en mayor o menor volumen, tienen rodamientos en sus activos".
La historia de los rodamientos no pertenece a un actor en particular. Las grandes empresas como NSK e INA han colaborado en su desarrollo. Por ejemplo, Sven Gustav Wingqvist, quien en 1907 fundó SKF, inventó el rodamiento de bolas buscando una solución para la industria textil, mientras que Henry Timken fabricó los rodamientos cónicos en el siglo XIX pensando en la necesidad de mejorar el funcionamiento de las ruedas de las carretas. Cuando Ford comenzó a utilizarlos se fabricaban 60 de este tipo por mes; hoy una sola empresa produce alrededor de 600,000 en el mismo periodo.
En la modernidad han sido clave para el desarrollo tecnológico, no por nada durante la Segunda Guerra Mundial los aliados —Francia, Rusia y Estados Unidos (EU)— bombardearon la ciudad de Schweinfurt, en Alemania, conocedores de que ahí se encontraba una fábrica de SKF. "Recordemos que parte del poderío alemán estaba en la motorización de su armamento (tanques, aviones, tanquetas, etcétera)", recuerda Per.
Esto refleja la importancia que tienen en la industria, tanto en maquinaria como en productos de uso final, es decir, lo mismo en licuadoras que en artefactos de medición, fresadoras, máquinas de coser, taladros, centros de maquinado, equipos de control numérico y bandas transportadoras, entre otros. Pensemos tan sólo en cualquier auto común que tienen cerca de 37 rodamientos en función.
La importancia de contar con el rodamiento adecuado es que, por lo regular, los mantenentes buscan refacciones que no corresponden a las características que requieren los equipos y las condiciones para las que fueron creados. En la mayoría de los casos, consideran que si cumple con el radio, es suficiente.
Lo anterior tiene relación con un dato que nos da Carlos Espinosa Balderrama, gerente de Desarrollo de Distribuidores de SKF, pues, de acuerdo con sus estimaciones, 70% de las manufactureras en México no aplican un mantenimiento adecuado a los rodamientos de sus equipos.
A decir de Per —quien tiene en su departamento un cuarto de tres por tres metros donde colecciona ‘cadáveres' de rodamientos, todavía con resquicios de grasa y un alto olor a óxido—, hay que analizar si trabajarán en una papelera, donde hay mucha agua y altas temperaturas, o bien, en el sector de alimentos, el cual obliga a usar lubricante grado alimenticio y se debe evitar a toda costa la corrosión.
ANÁLISIS FORENSE
Jorge Vásquez, líder de Mantenimiento de una de las hidroeléctricas de la Compañía de Luz y Fuerza (CFE) en Chiapas, comenta que, a veces equivocadamente, por falta de conocimientos y tecnología, se considera mejor no meter mano a los rodamientos, "pues darles mantenimiento puede resultar contraproducente si la colocación no fue la adecuada, sobre todo cuando van en motores o equipos de precisión".
En este caso se espera que el rodamiento genere problemas para hacer el mantenimiento correctivo, pero las teorías actuales llaman a no esperar a que esto suceda en favor de la productividad, y éstas involucran el monitoreo periódico de los rodamientos. Cualquier cosa que comience a funcionar mal se irá registrando en los anillos.
"El rodamiento tiene memoria. Todo lo que le hagas, ya sea pegarle, ponerle grasa de más o de menos, un paso de corriente, se reflejará en él", asegura Omar Calzudes, del equipo de ingenieros de Timken. Per comparte esta visión y dice que un análisis de éstos es similar a uno forense, pues como en la criminología, lo que se observa en el ‘cuerpo' va arrojando las causas que pudieron ocasionar su falla.
El "Doctor de Rodamientos" comenta que no siempre es sencillo determinar las causas del daño. Recuerda que hace algún tiempo, tan sólo con ver la foto de un rodamiento de la firma Repsol ubicada en Argentina, determinó en 10 segundos que la jaula se rompió porque se le estaba poniendo grasa de más y esto dañó su estructura. Pero también le viene a la mente una siderúrgica donde el lubricante se descomponía y se tuvo que recurrir a un análisis químico, ya que en una primer etapa de estudio se llegó a la conclusión de que no había contaminantes en el ambiente como se suponía. Varias semanas le llevó darse cuenta que el lubricante se convirtió en paso de corriente y esto hacia que fuera inservible.
Omar Calzudes menciona que cuando un rodamiento se encuentra en la etapa final, de entrada, se va a tener alta temperatura, ruido y vibración. A esto, por lo regular, le sigue contaminación, pues comienza a haber pulverizaciones. Ello refleja un daño fuerte en la pista o en los elementos rodantes, llámense bolas o rodillos. "Cuando están de plano mal comienzan a tener un impacto negativo en otros componentes, por ejemplo, engranes o bandas".
Los especialistas dicen que la vida de un rodamiento depende de su aplicación, y, para ello, se deben conocer indicadores de cargas, ambiente de trabajo y nivel de contaminación. Afortunadamente existe una metodología que puede aproximarse al tiempo que podrían durar en ciertas condiciones, aunque como señala el mismo Omar, la teoría de la vida es eso, una teoría y no una ley. Recomienda que si la ecuación le da 100,000 horas, al resultado hay que restarle el tipo de lubricación, la temperatura ambiente, los contaminantes no previstos, etcétera.
Pese a esto, Per sostiene que cualquier tipo de falla que se presente antes de los cinco años es prematura y que la mayoría de las veces no se debe a la calidad de los rodamientos —rubro en el cual la industria ha avanzado mucho en las últimas tres décadas— sino a factores exógenos, como una mala lubricación, a la que le adjudica 50% de los problemas, mientras que el resto se lo reparte a errores de montaje y rodamientos incorrectos. "Con base en esto yo tengo una frase que siempre comparto en mis cursos: el rodamiento es inocente hasta que se compruebe lo contrario".
Con esto concuerda Carlos Espinosa, para quien los inconvenientes que se presentan tienen que ver con mal calentamiento del producto durante su instalación (por arriba de los 110˚ C, que es la temperatura límite) y una mala alineación del eje. También comenta que pocos mantenentes toman en cuenta que la jaula es tan sólo una guía que ofrece espacio y no una zona de carga.
Eduardo Plasencia recuerda que tenía un cliente de la industria automotriz en Córdoba, Ver, que reclamaba que los rodamientos le duraban entre 15,000 y 75,000 km, pero nunca lo mismo, y con sólo enseñarle cómo hacer una instalación adecuada se estabilizó la duración en 80,000 km.
Omar tuvo una experiencia similar: "Los mecánicos tienen la costumbre de dejar el número de parte del rodamiento hacia el frente, pero los simétricos tienen una manera singular de montarse. En este caso, el cliente tenía un gusano con empuje axial y decía tener problemas con nuestro producto, el cual tenía que cambiar cada mes. Le pedí a su operador que me mostrará los planos del equipo y resultó que el número de parte iba al revés. Con ese pequeño ajuste ya le duran años".
En este sentido, Plasencia recomienda comenzar un análisis por lo más sencillo, desde verificar si el montaje y desmontaje se está haciendo correctamente, según los planos originales, hasta si la aplicación requiere que el rodamiento se apriete ligeramente o se deje holgado para que compense la dilatación de calentamiento y ajuste. Un sistema rígido, por ejemplo, se requiere en máquinas de medición para eliminar vibraciones.
Per comenta que hoy en día ya se piensa más en tribólogos que en lubricadores para darle servicio a los rodamientos. La tribología es una ciencia de mantenimiento que tiene sus orígenes en Inglaterra y que estudia la fricción en tres ángulos:

• Fatiga. Causas de desgaste por cargas.
• Factores adhesivos. Cuestiones de lubricación.
• Elementos abrasivos. Contaminantes.

Pese a esto, el director de Tribología Aplicada, Per Arnold Elgqvist O., asegura que hay fuerzas en México que no permiten que avance este tema. Una de ellas es que las ingenierías no contemplan el estudio serio del mantenimiento y, dentro de las empresas, ven a este tema como un gasto y no como un factor de disponibilidad de equipo, eficiencia y competitividad. "No se trata de meter quirófanos de rodamientos a las plantas, pero sí provoca tristeza ver que en países como Costa Rica, Brasil y Perú cuentan con maestrías y especialidades de mantenimiento y aquí no, cuando se tiene una industria con un gran potencial".
Omar Calzudes añade que esta falta de entendimiento se refleja en la forma en que se viene operando. Como ejemplo cita el caso de una cementera que recientemente visitó, donde una de las flechas estaba fuera de dimensiones y lo que hicieron los operarios fue tomar una lata de refresco y contraerla para que funcionara como camisa, sin tomar en cuenta que duraría pocos días, habría tiempos muertos de forma recurrente y se fastidiaría el rodamiento.
Tomar en serio el mantenimiento de los rodamientos significa para Eduardo Plasencia efectuar, al menos, 10 acciones de manera periódica:

• Limpiar la flecha y los alojamientos.
• Reemplazar los conos y las tazas al mismo tiempo.
• Inspeccionar posibles deformaciones y desgaste.
• Usar el equipo de ensamble adecuado.
• Asegurar que las tazas y los conos están asentados en sus
• alojamientos.
• Girar los rodamientos mientras realiza el ajuste lateral.
• Verificar sellos.
• Lubricar correctamente.

TECNOLOGÍA DISPONIBLE
Tanto los rodamientos como las herramientas que ayudan a asegurar su funcionamiento han ido avanzando de manera considerable. Ya hablábamos al principio de que instituciones como la NASA intervienen de manera directa en su desarrollo.
Algunos ejemplos más son los rodamientos con recubrimiento especial que soportan descargas eléctricas, los sellos que impiden que ciertos contaminantes fracturen las bolas en mineras o cementeras, o bien, las chumaceras que soportan temperaturas por arriba de los 70˚ C. Recientemente SKF desarrolló un rodamiento que reduce el consumo de energía hasta 30%. Otras empresas trabajan en la producción de aceros más puros que aumentan el tiempo de vida de los rodamientos.
En cuanto a instrumentos de mantenimiento para este tipo de componentes, sobresalen algunos como los evaluadores de maquinaria, que detectan de manera temprana daños mecánicos en rodamientos. Otros más complejos colaboran en la definición del claro, ajuste de torque e identificación de deformaciones a distancia.
En cuanto a módulos de monitoreo, existen los alámbricos e inalámbricos, ambos arrojan resultados en escala de color. Los más avanzados integran sensores de vibración y calor.
"En el mercado se encuentran también tecnologías menos sofisticadas, por ejemplo, torquímetros digitales. Las lainas de calibración también se han desarrollado para verificar el claro", dice Eduardo Plasencia, de Timken. Lo mismo ha sucedido con los estetoscopios electrónicos.
Los calentadores de inducción son otros de los colaboradores de los técnicos de mantenimiento. La función de estos equipos consiste en calentar los rodamientos para abrir su circunferencia y después desmagnetizarlos para que se ajusten de forma sencilla a los ejes. Una vez que se enfrían se amarran de manera automática y sin necesidad de golpes. Para extraerlos existen extractores autocentrables que soportan hasta 30 toneladas.
Una herramienta más la ofrecen los grandes fabricantes en sus páginas de internet. La mayoría tienen software gratuitos o de bajo costo para que sus clientes puedan jugar con diferentes variables y cambiar los parámetros de la vida del equipo, a manera de simulación (www.skf.com.mx y www2.timken.com). Lo que nos pueden arrojar son datos tales como vida en horas, revoluciones y frecuencias de falla.
Los lubricantes también están en constante evolución, tan sólo hace unos meses se desarrollaron grasas de poliura, más compatibles con otras similares. Algunas otras ventajas que hay consisten en una mejor estabilidad mecánica, resistencia al agua, propiedades anticorrosivas y silenciado, entre muchas otras.
Entender la importancia real de los rodamientos en las plantas y aplicar las tecnologías disponibles para asegurar su eficiencia, de acuerdo con un manual de ingenieros (plant engineers handbook) de EU, puede reducir los costos de mantenimiento y las fallas inesperadas en 50%, las reparaciones y tiempo de reconstrucción 60%, los inventarios 29% e incrementar su tiempo útil en 30%.
Vale la pena comenzar a darle el valor que merecen los ‘corazones' de los equipos, como el propio Per Arnold suele calificar a los rodamientos.
Las ventajas, como usted lo puede ver, terminan por influir en la competitividad de las empresas.