¿Sabes qué efectos tiene el frío en los rodamientos de las ruedas? ¿Y cómo mitigar este efecto adverso?

En numerosos escenarios de producción industrial y operación de equipos mecánicos, los rodamientos son componentes clave, y la estabilidad de su rendimiento está directamente relacionada con el funcionamiento normal de todo el sistema. Sin embargo, con la llegada del frío, surgen una serie de problemas complejos que afectan negativamente el funcionamiento normal de los rodamientos.

 

Contracción del material

Los cojinetes suelen estar hechos de metal (por ejemplo, acero), que tiene la propiedad de dilatación y contracción térmica. Los componentes decojineteLos componentes, como los anillos interior y exterior y los elementos rodantes, se contraen en ambientes fríos. En un rodamiento de tamaño estándar, los diámetros interior y exterior pueden reducirse unos pocos micrones al bajar la temperatura de 20 °C a -20 °C. Esta contracción puede disminuir la holgura interna del rodamiento. Si la holgura es demasiado pequeña, la fricción entre el cuerpo rodante y los anillos interior y exterior aumentará durante el funcionamiento, lo que afectará la flexibilidad rotacional del rodamiento, incrementará la resistencia y el par de arranque del equipo.

Cambio de dureza

El clima frío provoca cambios en la dureza del material de los cojinetes. Generalmente, los metales se vuelven quebradizos a bajas temperaturas y su dureza aumenta relativamente. En el caso del acero para cojinetes, si bien su tenacidad es buena, esta disminuye en ambientes extremadamente fríos. Cuando el cojinete se somete a cargas de impacto, este cambio en la dureza puede aumentar la propensión a agrietarse o incluso fracturarse. Por ejemplo, en los cojinetes de equipos de minería al aire libre, si se ven sometidos al impacto de la caída de mineral en clima frío, es más probable que se dañen que a temperatura ambiente.

Cambio en el rendimiento de la grasa

La grasa es uno de los factores clave para garantizar el correcto funcionamiento de los rodamientos. En climas fríos, la viscosidad de la grasa aumenta. La grasa convencional puede volverse más espesa y menos fluida, lo que dificulta la formación de una película de aceite adecuada entre el cuerpo rodante y las pistas de rodadura del rodamiento. En un rodamiento de motor, la grasa llena correctamente todos los espacios internos a temperatura ambiente. Al disminuir la temperatura, la grasa se vuelve pegajosa, impidiendo que el cuerpo rodante la distribuya uniformemente por todas las partes en contacto durante el rodamiento. Esto aumenta la fricción y el desgaste, y puede provocar fluctuaciones en la velocidad de rotación, lo que daña la calidad superficial y la precisión dimensional de las piezas mecanizadas. En casos graves, puede causar sobrecalentamiento o incluso el agarrotamiento del rodamiento.

Vida útil reducida

La combinación de estos factores —mayor fricción, menor resistencia al impacto y lubricación deficiente de los rodamientos en climas fríos— puede acelerar su desgaste. En condiciones normales, los rodamientos pueden funcionar durante miles de horas, pero en ambientes fríos, debido al mayor desgaste, pueden fallar tras solo unos cientos de horas, presentando problemas como desgaste del cuerpo rodante, picaduras en la pista de rodadura, etc., lo que reduce considerablemente su vida útil.

 

Ante estos efectos adversos del clima frío sobre los rodamientos, ¿cómo deberíamos mitigarlos?

Elige la grasa adecuada y controla la cantidad.

En climas fríos, se debe utilizar grasa con buen rendimiento a bajas temperaturas. Este tipo de grasa mantiene una buena fluidez a bajas temperaturas, como los productos que contienen aditivos especiales (por ejemplo, grasas a base de poliuretano). No son demasiado viscosas y reducen eficazmente la fricción de los rodamientos durante el arranque y el funcionamiento. En general, el punto de fluidez (la temperatura más baja a la que una muestra de aceite enfriada fluye bajo condiciones de ensayo específicas) de las grasas para bajas temperaturas es muy bajo, llegando en algunos casos a ser de -40 °C o incluso inferior, lo que garantiza una buena lubricación de los rodamientos incluso en climas fríos.

La cantidad correcta de grasa es fundamental para el funcionamiento de los rodamientos en climas fríos. Una cantidad insuficiente de grasa provoca una lubricación inadecuada, mientras que un exceso genera una resistencia excesiva durante el funcionamiento. En climas fríos, se debe evitar el sobrellenado debido al aumento de la viscosidad de la grasa. Normalmente, para rodamientos pequeños y medianos, la cantidad de grasa debe ser de aproximadamente 1/3 a 1/2 del volumen interno del rodamiento. Esto garantiza la lubricación y reduce la resistencia causada por el exceso de grasa.

 

Reemplace la grasa regularmente y refuerce el sello.
Aunque se utilice la grasa adecuada, con el paso del tiempo y el funcionamiento del rodamiento, la grasa se contaminará, oxidará, etc. Estos problemas pueden agravarse en climas fríos. Se recomienda acortar el ciclo de reemplazo de la grasa según el funcionamiento del equipo y las condiciones ambientales. Por ejemplo, en un entorno normal, la grasa puede reemplazarse cada seis meses, y en condiciones de frío, puede reducirse a cada 3 o 4 meses para garantizar que el rendimiento de la grasa se mantenga siempre en óptimas condiciones.
Un buen sellado impide la entrada de aire frío, humedad e impurezas al rodamiento. En climas fríos, se pueden utilizar sellos de alto rendimiento, como los de doble labio o los laberínticos. Los sellos de doble labio cuentan con labios internos y externos que bloquean mejor la entrada de objetos extraños y humedad. Los sellos laberínticos poseen una estructura de canales compleja que dificulta la entrada de sustancias externas al rodamiento. Esto reduce los daños a la estructura interna del rodamiento causados ​​por la expansión del hielo, además de prevenir la entrada de impurezas que reducen el desgaste del rodamiento.
La superficie del rodamiento puede recubrirse con una capa protectora, como pintura antioxidante o recubrimientos criogénicos. La pintura antioxidante evita la corrosión del rodamiento en condiciones de frío o humedad, mientras que los recubrimientos criogénicos mitigan los efectos de los cambios de temperatura en el material del rodamiento. Estos recubrimientos protegen la superficie del rodamiento de la erosión directa en ambientes de baja temperatura y también ayudan a minimizar las alteraciones en las propiedades del material debidas a los cambios de temperatura.
Calentamiento del equipo
Calentar toda la unidad antes de ponerla en marcha es un método eficaz. Para algunos equipos pequeños, se puede colocar en un invernadero durante un tiempo para que la temperatura de los rodamientos aumente. Para equipos grandes, como los rodamientos de grúas de gran tamaño, se puede utilizar cinta calefactora, ventiladores u otros dispositivos para precalentar los rodamientos. La temperatura de precalentamiento se puede controlar generalmente entre 10 y 20 °C, lo que permite que los rodamientos se expandan y recuperen la holgura normal, a la vez que reduce la viscosidad de la grasa, lo que facilita un arranque suave del equipo.
Para algunos rodamientos desmontables, el precalentamiento en baño de aceite es un método eficaz. Se introducen los rodamientos en aceite lubricante a la temperatura adecuada para que se calienten de manera uniforme. Este método no solo expande el material del rodamiento, sino que también permite que el lubricante penetre completamente en el espacio interno. La temperatura del aceite precalentado suele ser de entre 30 y 40 °C, y el tiempo, que puede ajustarse según el tamaño y el material del rodamiento, entre otros factores, suele ser de entre 1 y 2 horas. Este proceso mejora notablemente el rendimiento del rodamiento durante el arranque en frío.

Si bien el frío puede afectar negativamente a los rodamientos, es posible establecer una sólida línea de defensa seleccionando la grasa, el sellado y la protección contra el precalentamiento adecuados. Esto no solo garantiza el funcionamiento fiable de los rodamientos a bajas temperaturas y prolonga su vida útil, sino que también impulsa el desarrollo estable del sector, permitiendo a TP avanzar con confianza hacia una nueva etapa industrial.

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