¿Qué causa el sobrecalentamiento de los rodamientos? Un análisis técnico de la causa raíz

Causas principales de sobrecalentamiento en rodamientos

El sobrecalentamiento rara vez se debe a un único factor aislado. Más a menudo, es el resultado de condiciones interrelacionadas que agravan el estrés térmico. Las siguientes categorías representan las causas fundamentales identificadas con más frecuencia en aplicaciones industriales.

Fallo de lubricación

La lubricación es el elemento vital de cualquier rodamiento. Sus funciones principales incluyen separar los elementos rodantes de las pistas de rodadura, disipar el calor y prevenir la corrosión. Cuando falla la lubricación, la fricción aumenta exponencialmente, generando calor excesivo.

• Tipo de lubricante o viscosidad incorrectos: El uso de un aceite o grasa con una viscosidad demasiado alta para la velocidad de funcionamiento aumenta la resistencia y la generación de calor. Por el contrario, la baja viscosidad no logra mantener una película elastohidrodinámica (EHD) suficiente, lo que provoca contacto de metal con metal y calentamiento por fricción.
• Degradación del lubricante: La exposición a altas temperaturas, contaminación u oxidación descompone los aceites base lubricantes y los espesantes, reduciendo su capacidad de formación de película. La grasa degradada puede endurecerse o perder su capacidad para separar elementos rodantes.
• Engrase excesivo o insuficiente: El exceso de grasa llena la cavidad del rodamiento, provocando agitación y temperaturas de funcionamiento elevadas. Una grasa insuficiente provoca inanición y condiciones límite de lubricación. Las investigaciones indican que las grasas más rígidas (grados NLGI más altos) pueden funcionar mejor en aplicaciones de alta velocidad, ya que resisten el regreso a la trayectoria de rodadura, reduciendo así la resistencia.
• Incompatibilidad: Mezclar diferentes químicas de grasas (p. ej., a base de litio con base de poliurea) puede causar ablandamiento, endurecimiento o separación del aceite, comprometiendo la estabilidad térmica.

Montaje y ajustes inadecuados

La relación entre un rodamiento y sus componentes adyacentes (eje y soporte) dicta el juego interno y la distribución de la carga. El ajuste incorrecto afecta directamente el rendimiento térmico.

• Ajuste de interferencia excesivo: Un ajuste demasiado apretado en el eje o en la carcasa comprime los anillos del rodamiento, reduciendo el juego radial interno. Esta reducción puede eliminar el juego de operación, provocando que los elementos rodantes queden atrapados y generen una fricción extrema.
• Espacio libre insuficiente: Incluso con ajustes correctos, seleccionar un rodamiento con un juego inicial demasiado bajo para la expansión térmica esperada puede provocar agarrotamiento a medida que el rodamiento se calienta y se expande.
• Desalineación: La desalineación angular entre el eje y la carcasa obliga a los elementos rodantes a desplazarse a lo largo de trayectorias sesgadas, creando tensiones desiguales y calentamiento localizado. Esto es particularmente perjudicial para los rodamientos de rodillos cilíndricos y de agujas, que tienen una capacidad limitada de desalineación.

Carga excesiva o carga desequilibrada

Cada rodamiento está clasificado para una capacidad de carga dinámica y estática específica. Operar más allá de estos límites o someter el rodamiento a una distribución desigual de la carga aumenta la tensión y la fricción.

• Sobrecarga: Exceder la capacidad de carga calculada del rodamiento aumenta las tensiones de contacto en la interfaz entre el elemento rodante y la pista de rodadura. Una mayor tensión se traduce en una mayor deformación elástica y energía de fricción, que se manifiesta en forma de calor.
• Carga axial en rodamientos unidireccionales: La aplicación de cargas de empuje a rodamientos que no están diseñados para fuerzas axiales significativas (por ejemplo, rodamientos de rodillos cilíndricos estándar) provoca cargas en los bordes y una generación excesiva de calor. Los rodamientos de rodillos cónicos o los rodamientos de bolas de contacto angular están diseñados específicamente para soportar cargas combinadas.
• Componentes giratorios desequilibrados: Un eje o rotor desequilibrado introduce cargas cíclicas que exceden la clasificación dinámica del rodamiento, lo que genera fricción fluctuante y picos de temperatura.

Contaminación y partículas extrañas

Las partículas como suciedad, polvo, virutas de metal o residuos de proceso que ingresan al rodamiento tienen un profundo impacto en el comportamiento térmico.

• Daño por indentación: Los elementos rodantes pueden hacer rodar las partículas, creando hendiduras en las pistas de rodadura. Estas marcas de "brinelling" aumentan la rugosidad de la superficie y generan fricción cuando los elementos rodantes posteriores las encuentran.
• Desgaste abrasivo: Las partículas finas y duras suspendidas en el lubricante actúan como un compuesto abrasivo, eliminando gradualmente el material y alterando la geometría del rodamiento, lo que provoca un aumento del juego de funcionamiento y un calor excesivo.
• Entrada de humedad: La contaminación por agua reduce el espesor de la película de aceite y promueve la corrosión, lo que vuelve ásperas las superficies y acelera el desgaste, aumentando así la fricción y la temperatura.

Refrigeración o ventilación inadecuadas

Incluso bajo cargas de funcionamiento normales, los rodamientos generan una cantidad básica de calor que debe disiparse. Una refrigeración insuficiente puede provocar una acumulación gradual de temperatura.

• Flujo de aire restringido: En máquinas con refrigeración por convección natural, la falta de espacio libre alrededor de la carcasa o las aletas de refrigeración sucias pueden atrapar el calor.
• Fallo del sistema de refrigeración: En carcasas enfriadas por líquido, los conductos de refrigerante bloqueados, los niveles bajos de refrigerante o las fallas de la bomba impiden la eliminación de calor de la región del rodamiento.
• Temperatura ambiente alta: Operar en ambientes ya cálidos reduce el diferencial de temperatura disponible para la disipación de calor.