lectura de engranes, bandas y cademas

60 MANTENIMIENTO MECÁNICO DE MÁQUINAS

tos en los que es necesario. Esto puede realizarse observando los indicadores de presión e inspeccionando los ojos de buey (visores) que existen para tal efecto. En general, durante la puesta a punto de estos sistemas se requiere que el técnico ajus-te la apertura de la válvula para obtener la presión que recomienda el fabricante.

Después de la puesta a punto, la unidad está lista para el funcionamiento nor-mal. Es una buena práctica realizar un reacondicionado tras 2 semanas de funcio-namiento, para lo cual se requiere drenar el aceite y limpiar los alojamientos. La limpieza se realiza rellenando la caja con un lubricante de limpieza (por ejemplo un aceite mineral SAE 10 sin aditivos) y haciéndola funcionar en régimen normal durante breves minutos. Después de esto, se drena el aceite de limpieza y se rellena con el aceite apropiado (recomendado por el fabricante). Si el aceite inicial de la caja no está contaminado (lo cual se puede determinar con los ensayos oportunos), se puede utilizar el mismo y, si estuviera mínimamente contaminado se debe utili-zar uno nuevo.

3.4. MANTENIMIENTO DE ENGRANAJES

3.4.1. TIPOS DE FALLOS EN ENGRANAJES

Los engranajes son sistemas de transmisión de potencia por contacto directo de superficies rígidas (contacto tipo leva-seguidor). En este tipo de transmisiones se puede producir fallo según dos categorías fundamentales: fallo superficial y rotura del diente.

− Fallo superficial. En el fallo superficial, la superficie del diente se deteriora hasta un nivel en el que las condiciones de funcionamiento resultan muy desfa-vorables. Existen varios tipos de fallo superficial, que son explicados a conti-nuación.

• Desgaste. El desgaste hace referencia a la pérdida de material debido al ro-zamiento de las superficies en contacto. El desgaste excesivo puede preve-nirse con un sistema de lubricación adecuado y con dispositivos limitado-res de par de forma que éste no supere el par nominal de la caja reductora. La pérdida de material debido al funcionamiento normal del sistema de en-grane, pese a la existencia de una lubricación adecuada, constituye el des-gaste normal. Este desgaste es poco importante y no afecta al funciona-miento de la máquina dentro de su vida esperable. La situación de desgaste normal (o mínimo) no es completamente evitable. Su minimización y la

3. MANTENIMIENTO DE ENGRANAJES 61

permanencia de la máquina en esa situación es el objetivo del manteni-miento de engranajes.Por otro lado, el daño superficial provocado por partículas sólidas cuando éstas se introducen entre los dientes del engrane en el momento del contac-to es denominado desgaste abrasivo. Este tipo de desgaste produce una ra-lladura en el flanco del diente que es característica (figura 3.7). Su existen-cia se debe a la incapacidad del sistema de lubricación para eliminar las partículas sólidas generadas en el funcionamiento de la máquina. Es posi-ble detectar la existencia de una situación de desgaste abrasivo examinando el nivel de partículas metálicas en el lubricante (bien durante su sustitución o bien examinando periódicamente los filtros en el caso de lubricación re-circulante). Si se detecta un desgaste abrasivo, la transmisión debe detener-se inmediatamente y debe realizarse un procedimiento de limpieza similar al descrito en el apartado 3.3.3.

Figura 3.7. Desgaste abrasivo

Si el desgaste abrasivo se produce de forma severa, recibe el nombre de raspadura. Este tipo de desgaste se caracteriza por líneas muy marcadas en la dirección de deslizamiento (figura 3.8) y es producido por el rallado de partículas de tamaño considerable.

Figura 3.8. Raspadura


• Desgaste por sobrecarga. Cuando se transmite un par excesivo a baja velo-cidad mediante un sistema de engranajes se puede producir un desgaste su-perficial. En esas condiciones, la velocidad no es suficiente para conseguir el efecto hidrodinámico que proporciona una película de lubricante ade-cuada, produciéndose el contacto directo entre los metales. El resultado es un notable desgaste en la parte exterior del flanco de los dientes, tal como se muestra en la figura 3.9. El remedio para este tipo de desgaste es evitar, en la medida que sea posible, las condiciones de funcionamiento tan desfa-vorables en las que se produce (en el caso de producirse sobrecargas pun-tuales, se pueden instalar elementos limitadores de par). Si no fuera posible evitarlas, otra alternativa consiste en utilizar lubricantes con aditivos an-ti-desgaste y de extrema presión.

Figura 3.9. Desgaste por sobrecarga

• Fluencia. Es el deterioro de la superficie como consecuencia de la fluencia del metal ante cargas elevadas. Aunque generalmente está asociada a meta-les blandos, también puede llegar a darse en metales endurecidos. El des-gaste por fluencia se manifiesta de formas diferentes, dependiendo de las condiciones en las que se produce. Una de las formas más comunes consis-te en el arrugado u ondulado de la superficie (figura 3.10). Se observa este fenómeno, por ejemplo, en piñones hipoidales y tornillos sinfín sometidos a cargas excesivas y lubricación inadecuada y termina por producir el fallo total del elemento.Otra forma de manifestarse consiste en la aparición de rebabas en los filos externos de los dientes rectos y helicoidales (figura 3.11). En ocasiones se observa no por la aparición de rebabas sino por el redondeo de los filos ex-ternos de los dientes o, incluso, por un hundimiento en la base de los dien-tes (donde comienza el contacto) de la rueda conductora (en general, la forma del perfil del diente es modificada por fluencia). Este tipo de desgas-te por fluencia se produce ante cargas elevadas con impactos que hacen que los dientes en contacto se golpeen durante el movimiento.


Figura 3.10. Ondulado de la superficie por fluencia

Figura 3.11. Deformación del perfil del diente por fluencia

Teniendo en cuenta que la fluencia está vinculada a la aparición de cargas concentradas, el medio de evitar este tipo de desgaste pasa por utilizar en-granes con mejor distribución de la carga, evitar los impactos de la carga y utilizar lubricantes con aditivos de alta presión.

• Estriado. Este término da nombre a la eliminación rápida del material de la superficie de los dientes provocada por el arranque continuado de pequeñas partículas que se han soldado al metal debido a condiciones de funciona-miento de gran presión y elevada temperatura. Tras el sufrimiento de este tipo de desgaste, la superficie presenta un aspecto de desgarro (figura 3.12) con estrías o surcos en la dirección de deslizamiento.

Figura 3.12. Fallo superficial por estriado


El estriado es causado habitualmente por cargas elevadas concentradas, que provocan la ruptura de la película del lubricante y, con ello, el contacto di-recto entre metales y partículas. Como en otros casos de desgaste, el estria-do puede prevenirse mediante sistemas de transmisión que moderen las cargas y utilizando un lubricante con aditivos de extrema presión.

• Fatiga superficial. Es un tipo de deterioro que viene provocado por ciclos de tensión superficial o subsuperficial con valores alternantes entre cero y un valor máximo que supera el límite de fluencia del material. Puede mani-festarse con diferentes grados de severidad desde pequeñas picaduras (figura 3.13) hasta el astillado de la superficie (figura 3.14).La prevención de este tipo de fallo pasa por la utilización de ruedas con tra-tamientos de endurecido superficial y la utilización de lubricantes con adi-tivos de extrema presión. Cuando se detecta, las tareas de mantenimiento se reducen al afilado y pulido de los dientes, para evitar la concentración de tensiones que provocan las oquedades y que aceleran de forma geométrica el fallo por fatiga superficial.

Figura 3.13. Picaduras superficiales

Figura 3.14. Astillado superficial

• Otros tipos de fallo superficial. Existe una gran cantidad de otros fallos su-perficiales relacionados con el desgaste, distintos de los anteriores. Entre estos se puede encontrar el desgaste corrosivo que supone el deterioro su-


perficial derivado de la acción química de un ácido, de humedad o conta-minación del lubricante, al estar en contacto con el metal. Se muestra en forma de picaduras en la superficie. Otro fallo superficial es la denominada quemadura, que se produce a ele-vada temperatura (provocadas por una fuente externa o por el rozamiento ante sobrecargas) debido a la pérdida de dureza del material en esas condi-ciones. Habitualmente se muestra en forma de decoloración térmica en la superficie.El desgaste por interferencia ocurre cuando el contacto prematuro de los dientes concentra la carga del filo de un diente contra la base del opuesto. Se muestra por un desgaste (rallado) sensible en la base de los dientes de la rueda conducida.

− Fallo por rotura del diente. La rotura del diente es el resultado final de un proceso de deterioro continuado. Cuando se produce ya no es posible la realiza-ción de mantenimiento y se debe proceder a la sustitución de la pieza. Como en el caso del deterioro superficial, existen varias causas que pueden provocar la rotura parcial o completa de un diente:

• Rotura por fatiga. Es el resultado de múltiples ciclos de carga en el diente, con tensiones variables que en algún punto superan el límite de fluencia del material, normalmente favorecidas por la concentración de tensiones. Estas tensiones elevadas y localizadas pueden deberse a varias causas: sobrecar-ga, vibración excesiva, mal diseño, mala alineación, etc. El síntoma de este fallo es similar a otros mecanismos de fallo por fatiga. Comienza con la aparición de grietas en el lado cargado del diente, progresando dentro de la sección hasta provocar la rotura completa. Tras la rotura, la sección presen-ta el aspecto típico de fallo por fatiga: una zona brillante y pulida corres-pondiente al avance de la grieta, y otra zona mate y fibrosa correspondiente a la última sección resistente antes de la rotura.

• Rotura por sobrecarga. Es un tipo de fallo que se produce ante la aparición de una sobrecarga con aplicación brusca. La rotura es instantánea y sin ne-cesidad de progresión de grieta, como ocurre en fatiga. La sección del corte presenta un aspecto fibroso (figura 3.15), muy diferente del fallo por fatiga. Aparte de una sobrecarga súbita, otras condiciones pueden propiciar la apa-rición de este tipo de fallo: alineación deficiente (concentrando las cargas), lubricación deficiente (que puede llevar a los dientes a soldarse), etc.

• Rotura por desgaste excesivo. Algunos tipos de desgaste superficial pueden llevar a una eliminación drástica del material que reduzca la sección del diente hasta su rotura. Este es un tipo secundario de rotura que viene pre-cedido por una fase más o menos larga de desgaste.


• Otros. Además de los anteriores, existen otros tipos de causas que produ-cen la rotura total o parcial del diente. Entre ellos cabe destacar el fallo de-bido a tensiones internas excesivas provocadas por tratamientos superficia-les inadecuados.

Figura 3.15. Rotura por sobrecarga

3.4.2. LUBRICACIÓN

Los engranajes constituyen una aplicación crítica en lo relativo a lubricación debido a que en ellos se transmiten fuerzas elevadas con contactos de pequeña área, lo que genera presiones muy elevadas. En esta situación, un lubricante normal tien-de rápidamente a ser expulsado del área de contacto, sin poder ejercer su función principal. Para evitar esto, se utilizan lubricantes de alta viscosidad y, en ocasiones, con agentes de extrema presión (EP).

Un lubricante para engranajes debe poseer unas características específicas: alta calidad, alto grado de refinamiento, inhibido en cuanto a corrosión, no reactivo, buenas propiedades anti-espuma y sin partículas abrasivas presentes. Cuando la aplicación es de elevada temperatura, además se requiere buena resistencia a la oxidación; mientras que en aplicaciones de baja temperatura se requiere que posea un bajo punto de fluencia. Cuando la aplicación presenta una temperatura variable dentro de un amplio rango, generalmente se requiere un alto índice de viscosidad.

La tabla 3.3 muestra el número AGMA de lubricante recomendado para engra-najes cilíndricos rectos, helicoidales, cónicos rectos y espirales; en función de la temperatura ambiente.

En tornillos sinfín se produce un gran deslizamiento con una presión muy ele-vada. Para esta aplicación tan crítica, generalmente se recomienda la utilización de un lubricante compuesto (C) o un lubricante con agentes de extrema presión (EP), que evitan en lo posible el contacto directo entre las partes. Las recomendaciones de la AGMA para estos engranes vienen resumidas en la tabla 3.4.


que poseen un muy buen ratio entre su capacidad para transmitir potencia y el espacio que ocupan.

Los dos sistemas flexibles principales de transmisión de potencia (correas y ca-denas), aunque presentan algunos aspectos comunes, son muy diferentes desde el punto de vista de funcionamiento. Las correas transmiten potencia generalmente por fricción (a excepción de las correas dentadas) mientras que las cadenas trans-miten por desplazamiento positivo. En cuanto a mantenimiento, estos elementos de transmisión también son muy distintos y conviene realizar una descripción separa-da de los mismos.

4.2. MANTENIMIENTO DE CORREAS Aunque existe una amplísima gama de tipos diferentes de correas, la correa más

utilizada en transmisión de potencia es la correa trapezoidal. En la actualidad, de-ntro de este tipo de correas existe una variada subclasificación atendiendo a las dimensiones de la sección transversal. Las secciones convencionales de correas siguen la denominación Z, A, B, C, D, E y sus dimensiones se muestran en la figura 4.1.

Otros tipos de correas también utilizados para transmitir potencia son las co-rreas planas (de sección rectangular) y las correas de sección circular. Cuando se requiere un sincronismo perfecto entre las poleas motriz y conducida, se utiliza una correa dentada, cuyo funcionamiento es sensiblemente diferente al de los tipos anteriormente descritos.

Un sistema de transmisión de movimiento basado en correas y poleas funciona-rá sin problemas durante gran tiempo si las condiciones de funcionamiento son óptimas y se realiza un mantenimiento adecuado. Las correas necesitan una revi-sión regular de su estado de funcionamiento, de forma similar a otros componentes. Por este motivo, deben ser incluidas en programas de revisión de los componentes y la periodicidad de revisión necesaria depende de muchos factores: velocidad de las poleas, naturaleza crítica del equipo, temperatura de trabajo, factores ambienta-les, accesibilidad del equipo, etc. Algunas recomendaciones generales relativas a esta periodicidad se muestran en la tabla 4.1.

Es necesario hacer notar que los sistemas de transmisión de potencia por correas o cadenas pueden ocasionar graves lesiones en las personas. Existen riesgos impor-tantes de atrapamiento y corte de extremidades. Por este motivo, antes de proceder con cualquier tarea de inspección o mantenimiento es siempre fundamental asegu-rar la detención de la transmisión, cortando el suministro de energía y colocando todos los mandos de control en posición de parada.

4. MANTENIMIENTO DE TRANSMISIONES FLEXIBLES 71

Figura 4.1. Tipos de secciones convencionales de correas trapezoidales

Tipo de funcionamiento Frecuencia de inspección recomendada Crítico Entre 1 y 2 semanas Normal Una vez al mes

Máquina cerrada Entre 3 y 6 meses

Tabla 4.1. Frecuencia de inspección recomendada en correas

4.2.1. INSPECCIÓN DE TRANSMISIONES POR CORREA

En el caso de transmisiones por correas, cada inspección rutinaria debe estar ba-sada en dos tareas básicas: visualizar el estado de los componentes y en escuchar el funcionamiento para detectar posibles anomalías (una transmisión por correa bien diseñada y bien mantenida debe operar de forma suave y silenciosa). Las tareas de


inspección no se limitan exclusivamente a los componentes directamente involu-crados en la transmisión, sino también a otros involucrados indirectamente.

Un programa de inspección de correas bien elaborado incluirá la inspección de al menos los siguientes elementos de la transmisión:

− Correa. Se debe inspeccionar la existencia de desgaste excesivo o asimétrico, grietas (figura 4.2), deshilachados, quemaduras y bultos o crecidas. En correas dentadas, además se debe inspeccionar la existencia de muescas y dientes per-didos. También se debe inspeccionar la temperatura de operación (normalmente en torno a 60ºC). De forma aproximada, una correa a la temperatura de funcio-namiento debe poder ser mantenida con las manos de manera cómoda. Si no es así, eso es indicativo de problemas en la transmisión.

Figura 4.2. Correas agrietadas tras agotar su vida útil

Dentro de la inspección de la correa, se debe comprobar su tensión (o pretensa-do). La tensión requerida es función de la potencia que se desea transmitir, la cual debe ser acorde con el tipo y modelo de la correa instalada (el fabricante proporciona información para la correcta selección). Una tensión excesiva dis-minuirá la vida útil de la correa mientras que una tensión excesivamente baja provocará el deslizamiento de la correa sobre la polea y, consecuentemente, una transmisión deficiente y un desgaste excesivo. Cualquier lubricante es un gran enemigo para las transmisiones por correa. Da-do que la transmisión se realiza por fricción, el acceso accidental de un lubri-cante a la interfase correa-polea reducirá drásticamente el coeficiente de roza-miento y provocará un funcionamiento deficiente. Además, los materiales con que se fabrican las correas se degradan rápidamente con el contacto de la mayo-ría de los lubricantes. Por este motivo, la inspección de la correa incluye exami-nar la posibilidad de acceso de lubricantes provenientes de otros elementos de la máquina. Se debe observar si la cubierta de protección u otros elementos cerca-nos presentan manchas de lubricantes provenientes de fugas. En tales casos, se debe limpiar concienzudamente cualquier signo de lubricante y se debe solucio-nar los problemas de fugas.


En algunos casos se pueden utilizar grasas anti-fricción para incrementar el co-eficiente de rozamiento. Estas grasas presentan unos requerimientos de suminis-tro y mantenimiento parecidos al de los lubricantes. Así, durante el manteni-miento de la transmisión debe incluirse la verificación del nivel de grasa y su reposición en caso de ser necesario.

− Poleas. Se deben inspeccionar las poleas con el fin de verificar la correcta ali-neación de las mismas y también para detectar la existencia de desgaste anor-mal, muescas y bordes afilados. Se debe asegurar la limpieza perfecta de la po-lea, ya que la suciedad supone siempre una disminución considerable de la vida de la polea. El desgaste de poleas con ranuras en V (correspondientes a correas trapezoida-les) debe ser examinado con galgas (figura 4.3) suministradas por los fabrican-tes. Si se detecta una holgura (h) entre la polea y la galga superior a 0,75 mm (750μm), la polea debe ser reemplazada.

Figura 4.3. Inspección del desgaste de una polea mediante una galga de poleas

En cuanto a la alineación, existen dos tipos básicos de desalineación: angular (figura 4.4a) y paralelo (figura 4.4b). La desalineación paralela es la más senci-lla de corregir ya que sólo requiere recolocar adecuadamente una de las poleas


sobre su eje. La desalineación angular implica falta de paralelismo en los ejes y puede ser más compleja de resolver. Las desalineaciones máximas recomenda-bles se muestran en la tabla 4.2. Cuando se detecta una desalineación excesiva es necesario realizar una operación de alineación. Tradicionalmente, esta tarea se realizaba mediante reglas y otros sistemas mecánicos de medida. En la actua-lidad existen modernos sistemas de alineación por láser que, gracias a su preci-sión, permiten asegurar unos márgenes de desalineación reducidos.

Figura 4.4. Tipos básicos de desalineación entre poleas: (a) angular, (b) paralela

Tipo de polea Desalineación máxima recomendable en función de la distancia entre centros (c)

Ranura en V Paralela: dmáx = 0,008·cAngular: αmáx(º) = 1,5·c(metros)

Dentada Paralela: dmáx = 0,005·cAngular: αmáx(º) = 0,75·c(metros)

Tabla 4.2. Desalineaciones máximas recomendables en poleas

− Cubiertas de protección. Las cubiertas de protección deben ser inspeccionadas para asegurar la inexistencia de desgaste o daños. Una cubierta desgastada indi-ca una interferencia con la transmisión, mientras que una cubierta dañada puede suponer un riesgo para la salud. Las transmisiones por correa sufren calentamiento debido a que son sistemas de transmisión por fricción. Por este motivo, las cubiertas poseen habitualmente


orificios para permitir la ventilación. Una cubierta sucia supone una falta de ventilación que puede provocar sobrecargas de temperatura en el sistema co-rrea-polea. Por este motivo, las cubiertas de protección deben mantenerse siem-pre limpias.

− Otros. Se debe comprobar la correcta alineación y lubricación de cojinetes y rodamientos, ya que puede influir en el funcionamiento de la transmisión. Tam-bién es recomendable verificar el anclaje firme del motor y la limpieza de sus guías de posicionamiento.

Figura 4.5. Longitudes de deslizamiento para instalación y pretensado de correas

4.2.2. INSTALACIÓN DE CORREAS

Una transmisión por correa debe diseñarse para permitir la instalación y el pre-tensado de la correa. Con este fin, se dispone una polea guía (o tensora) o, alterna-tivamente, se diseña el apoyo de uno de los ejes de forma que se pueda desplazar manualmente una de las poleas en la dirección de la línea de centros. En la figura 4.5, el punto P indica la posición de diseño de la polea 2. Cuando se desea instalar la correa, esta polea es desplazada hacia la polea 3 recorriendo la distancia Y. Una vez instalada, la polea 2 se lleva de nuevo a la posición de la figura 4.5 y en dicha posición correa presenta una tensión cero (aunque tampoco presenta holgura). Para pretensar la correa, la polea 2 debe poder desplazarse (alejándose de la polea 1) hasta una distancia máxima X. Estas dos distancias máximas X e Y son función de la longitud entre ejes (c) y del tipo de correa. En la tabla 4.3 se muestran los valo-res recomendados para correas trapezoidales convencionales, en función de la lon-gitud de la correa (L).


Y (mm)

X(mm)

Longitud de la correa (L, mm)

Sección Z

Sección A

Sección B

Sección C

Sección D

Sección E

500 - 1000 15 19 25 25 1000 - 1500 15 19 25 38 38 1500 - 2500 19 19 32 38 51 2500 - 3000 25 32 38 63 3000 - 4000 25 38 38 51 75 4000 - 5000 51 51 63 90 5000 - 6000 51 51 63 101 6000 - 7000 51 63 63 113 7000 - 8500 51 63 76 127 8500 - 10500 51 63 76 152

>10500 76 90 0,015·L

Tabla 4.3. Longitudes de carrera del tensor recomendables para correas trapezoidales convencionales

La durabilidad de la transmisión por correa depende en gran medida de la cali-dad del procedimiento de instalación. En efecto, una instalación inadecuada puede provocar un funcionamiento deficiente caracterizado por un resbalamiento de la correa, un deterioro rápido de correa y polea, tensiones excesivas (e inútiles) en los sistemas de apoyo de los ejes, etc. De forma resumida, la instalación de correas debe contar con, al menos, los siguientes pasos:

a) Aflojar el tensor con las herramientas adecuadas hasta poder retirar la correa que se va a sustituir.

b) Limpiar las poleas y asegurar que los flancos de los canales están limpios. Para ello se puede utilizar un cepillo metálico suave.

c) Colocar la correa en las poleas.

d) Ajustar el tensor para que la correa no quede holgada, sin llegar a pretensar.

e) Comprobar, y en su caso ajustar, el alineamiento de las poleas. Para ello se puede utilizar una pletina rectilínea o, de forma mucho más precisa, un equi-po de alineación por láser.

f) Tensar la correa controlando el pretensado, siguiendo los pasos que se expli-can en el apartado siguiente.


4.2.3. PRETENSIÓN DE CORREAS

Para la pretensión de correas es importante distinguir entre correas por fricción y correas sincronizadoras. Las primeras requieren una pretensión mayor ya que la fuerza de fricción depende de la fuerza normal entre las superficies de contacto y ésta es función de la tensión de la correa. Por otro lado, las correas sincronizadoras no transmiten potencia por fricción, sino que lo hacen por desplazamiento positivo. Se utilizan en conjunción con poleas dentadas y el movimiento se transmite a tra-vés de los dientes de la correa. Por este motivo, aunque la pretensión es también crítica en correas sincronizadoras, ésta suele ser únicamente la necesaria para que la fuerza se transmita adecuadamente entre los dientes de polea y correa.

En una correa trapezoidal, tras la instalación de una nueva correa es necesario pretensar la misma para que la transmisión de potencia sea posible. Como se ha mencionado anteriormente, una pretensión correcta es fundamental para el buen funcionamiento de la transmisión: si la pretensión es excesiva, la correa verá dis-minuida su vida inútilmente; mientras que si es demasiado baja se producirá el resbalamiento de la correa sobre la polea. Así, pues, se puede señalar que la preten-sión óptima de una correa es la mínima necesaria (con el coeficiente de seguridad adecuado) para que la correa no deslice ante las cargas más elevadas que tenga que soportar (considerando los picos de potencia que vaya a transmitir).

Figura 4.6. Método de fuerza-deflexión para la determinación de la pretensión de la correa

De entre los diferentes métodos que se pueden utilizar para determinar la pre-tensión de una correa, el más utilizado por su simplicidad en tareas de manteni-miento es el método fuerza-deflexión. Este método estima la pretensión de la co-


rrea a partir de la medida del desplazamiento (deflexión) de uno de los ramales de la misma ante una fuerza de flexión (figura 4.6), cuando el sistema está detenido.

Despreciando la rigidez a flexión de la correa, la relación entre la fuerza de flexión (F), la deflexión obtenida (f) y la tensión en la correa (T) involucra diferen-tes parámetros entre los que se cuenta la longitud del ramal en el que se realiza la medida (t), la longitud de la correa (L), el área de la sección transversal (A) y el módulo de elasticidad a tracción (E). Para simplificar el pretensado, el fabricante proporciona directamente para cada caso el rango de fuerzas de flexión admisible (Fmin, Fmax) para una determinada deflexión estándar (f). En general, esta deflexión fse ha fijado en la longitud del tramo (t) dividida por 64 (algunos fabricantes pro-porcionan datos considerando la longitud del tramo dividida por 100). Además, es habitual encontrar que el fabricante incluye coeficientes (tales como el tipo de car-ga o el diámetro de la polea menor) que reflejan situaciones especiales.

Considerando todo esto, para el pretensado de una correa, el método fuer-za-deflexión consta de los siguientes pasos:

a) Medir la longitud del tramo de correa (t) que se va a utilizar para medir la tensión.

b) Determinar la flexión (f) que se va a ensayar (habitualmente f = t/64 ó f = t/100).

c) Presionar con un dinamómetro la correa en el centro del tramo y de forma perpendicular a la misma hasta conseguir la deflexión (f) obtenida en el paso anterior. Determinar el valor de la fuerza de flexión (F) necesaria para esa deflexión.

d) Comparar el valor de F obtenido con los valores máximos y mínimos (Fmin,Fmax) proporcionados por el fabricante para el tipo de transmisión de que se trate. Si F es menor que Fmin, se necesitará tensar la correa; mientras que si Fes mayor que Fmax, la correa estará demasiado tensa y es necesario aflojarla.

El método de fuerza-deflexión, descrito anteriormente, no es el único existente para determinar la tensión de una correa. En la actualidad, existen otros métodos más precisos que se basan en el análisis de las ondas sonoras producidas por las vibraciones de la correa. Por ejemplo, el tensiómetro sónico (figura 4.7) se funda-menta en el hecho de que una correa instalada y pretensada vibra a una cierta fre-cuencia que depende de su tensión, de su masa y la longitud del ramal, determinan-do la tensión de la correa a partir de estos datos.

Si la transmisión es nueva, es muy posible que las correas pierdan tensión tras un período de rodaje debido al ajuste de los elementos. Para prevenir una caída de tensión importante, algunos fabricantes recomiendan pretensar las correas en estos casos hasta que F sea igual a 1,5 veces el valor de Fmax. Si la transmisión no es nueva, no ocurrirá esto aunque se instale una nueva correa. Sin embargo, en este


último caso, es recomendable realizar una inspección de la tensión al poco tiempo de ser instalada la nueva correa.

Aparte de lo anteriormente mencionado, existen sistemas de pretensión continua de correas. Estos sistemas constan de una polea tensora acoplada a un brazo articu-lado que es accionado por un muelle. Cuando la correa pierde tensión, el resorte reacciona empujando la correa y manteniendo, así, una tensión relativamente cons-tante en la misma.

Figura 4.7. Tensiómetro sónico para correas

4.2.4. FALLO EN TRANSMISIONES POR CORREA

Los fallos más comunes en transmisiones por correa son los que se exponen a continuación:

− Rotura de la correa. Es el fallo más drástico y supone la interrupción de la transmisión de potencia. Constituye el fallo final y antes de producirse es habi-tual que ocurran otros tipos de fallo. Las causas que directamente pueden pro-vocar una rotura en la correa están relacionadas con el dimensionamiento insu-ficiente (selección inadecuada) de la misma. El remedio para esta causa de fallo es el rediseño de la transmisión, utilizando una correa acorde con la potencia que se desea transmitir. Otra posible causa de la rotura instantánea de la correa es la existencia de sobrecargas. Si se detecta esta causa de fallo, se debe instalar un dispositivo limitador de par (tales como ciertos tipos de acoplamientos) o, por el contrario, rediseñar la transmisión para que sea capaz de soportar dichas sobrecargas.


− Desgaste excesivo. El desgaste es el tipo de fallo más común en correas. Debi-do a la naturaleza de la transmisión (que se realiza por fricción), el funciona-miento de la correa implica necesariamente el desgaste de la misma. Por ello, un desgaste paulatino es considerado normal y está relacionado con la vida útil de la correa. Por el contrario, un desgaste excesivo es anormal y puede deberse a causas muy diferentes, requiriendo acciones distintas correctivas. A continua-ción se analizan las causas más comunes de desgaste en correas trapezoidales.

• Desgaste en la cara exterior de la correa. Generalmente se debe a rozaduras con la cubierta de protección o, si existen, a un mal funcionamiento de las poleas tensoras (que, con frecuencia, apoyan sobre la superficie exterior de la correa). La corrección es, en general, sencilla y consiste en la reparación de los componentes anteriores que provocan el rozamiento.

• Desgaste en las esquinas de la sección de la correa. Generalmente se debe a una discordancia entre la sección de la correa y el canal de la polea. Esto es provocado por una mala selección de la correa, pudiendo ser corregido sencillamente con una elección adecuada. Otra posible causa es la utiliza-ción de una polea desgastada, lo cual requiere el reemplazo de la misma.

• Desgaste en las paredes laterales de la correa. Puede deberse a diferentes factores, entre los que se cuenta el resbalamiento de la correa en la polea, la utilización de poleas desgastadas, una mala alineación de las poleas (figura 4.4), la utilización de una correa incorrecta o el depósito de suciedad en la polea. Las acciones correctivas cuando se produce un desgaste en las caras paralelas consisten en la búsqueda de una o varias de las causas anteriores: limpieza de las poleas y correa, verificación de la utilización de la correa correcta para el tipo de poleas utilizadas, verificación de la pretensión de la correa, verificación de la alineación de las poleas y comprobación del des-gaste de las poleas mediante galgas calibradas.

• Desgaste en la cara interna de la correa. La causa más común de este des-gaste es el contacto entre dicha cara y la base del canal de la polea (en co-rreas trapezoidales y poleas en V, estas dos superficies no deben contactar). Este contacto puede ser debido a diferentes factores, tales como el uso de una correa incorrecta o la utilización de una polea excesivamente desgasta-da. También puede ser debido al depósito de suciedad en la cara interna de la polea.

• Grietas en la cara interior de la correa. La aparición de grietas es también una causa de fallo común. Generalmente se debe a los siguientes motivos: diámetros excesivamente pequeños en poleas de transmisión y poleas ten-soras, existencia de deslizamiento entre polea y correa y almacenamiento inadecuado. Por consiguiente, para evitar la aparición de este tipo de grie-tas, se debe rediseñar la transmisión con diámetros mayores en las poleas.


En caso de que exista deslizamiento, se debe asegurar la tensión adecuada de la correa. Finalmente, las grietas también pueden aparecer debido a un almacenamiento descuidado. La causa principal en este caso es la exposi-ción de la correa a la luz solar directa, que endurece el material de la correa y debe evitarse en todos los casos.

• Quemado o endurecimiento de las superficies de la correa. Como otros fa-llos superficiales anteriormente descritos, este tipo de fallo puede deberse a un resbalamiento de la correa sobre la polea, a la utilización de poleas ex-cesivamente desgastadas o a un diseño inadecuado de la transmisión. Las acciones correctivas son similares a las expuestas en los casos anteriores.

• Endurecimiento o agarrotamiento de la correa. Generalmente se debe a un ambiente de trabajo con excesiva temperatura (lo que puede comprobarse durante las inspecciones rutinarias). Para solucionar este problema se debe mejorar la ventilación del entorno de trabajo.

• Superficie de la correa abultada, desconchada o pegajosa. Generalmente se debe a la contaminación de la transmisión por lubricante. Los lubricantes degradan el material con el que está hecho la correa y provocan la apari-ción de estos tipos de fallo superficial. Si se produce, aparte de la sustitu-ción de la correa, se debe verificar la contaminación por lubricante, realizar la limpieza, y eliminar la fuente de la contaminación.

− Ruido en la transmisión. Como se ha mencionado anteriormente, la transmi-sión por correa es silenciosa y suave cuando funciona de forma óptima. Los rui-dos son síntomas de que algo está funcionando mal y pueden servir para preve-nir fallos mayores. Diferentes ruidos son indicadores de diferentes tipos de fa-llos. A continuación se exponen algunos de los más comunes.

• Chirrido. Generalmente se debe al resbalamiento de la correa. Se debe veri-ficar la tensión de la misma.

• Golpes similares a palmadas. Puede deberse a una holgura excesiva de la correa (pretensión menor que la requerida) o a un mal alineamiento de las poleas.

• Ruido de fricción. Este tipo de ruido, muy característico, se debe general-mente al rozamiento de la correa con la cubierta de protección que la en-vuelve. La acción correctiva consiste en la reubicación de la cubierta para evitar el rozamiento.

• Rechinamiento. Generalmente se debe a fallo en los cojinetes o rodamien-tos. Deben ser revisados, realineados, lubricados o reparados.

• Ruido fuerte. Un sonido anormalmente fuerte puede deberse al uso de una correa incorrecta, a un desgaste excesivo en las poleas o al depósito de su-


ciedad en la transmisión. En cualquiera de los casos, se debe localizar la fuente de ruido y determinar su causa.

− Retorcimiento o salida de las correas respecto de las poleas. Este tipo de fallo, muy común, puede ocurrir tanto en transmisiones con una única correa como en transmisiones con correas múltiples. Las causas posibles son numero-sas. Una de las principales es la mala alineación de las poleas y puede corregirse con el procedimiento de alineación. Otra causa de este fallo es la existencia de golpes en la carga o vibraciones. También puede deberse a la existencia de ma-teriales extraños en el canal de las poleas, lo cual puede solucionarse con las adecuadas cubiertas de protección. En ocasiones, la salida de la correa está aso-ciada a la avería del elemento de pretensión de la misma. Se debe verificar su buen funcionamiento. También es posible que se produzca retorcimiento cuando se utilizan poleas muy desgastadas o se utilicen correas incorrectas. Su verificación y corrección se basa en la comprobación y sustitución en caso de que sea necesario.

− Problemas específicos de correas sincronizadoras. Aparte de los fallos ante-riores, las correas dentadas son susceptibles de sufrir otros tipos de fallos debido a su naturaleza. Entre ellos figuran los siguientes:

• Desgaste prematuro de dientes. Puede deberse a numerosas causas: tensión inadecuada (excesivamente alta o excesivamente baja), poleas mal alinea-das, perfil dentado de la correa no correspondiente al perfil dentado de la polea, polea dentada desgastada o dañada, mala calidad superficial del den-tado de la polea, interferencia (rozamiento) entre la correa y otro elemento ajeno a la transmisión, carga excesiva o sobrecarga e incluso suciedad de-positada en correa y poleas.

• Seccionado de dientes. Algunas de las causas más comunes de la pérdida de dientes en correas dentadas son las siguientes: golpes bruscos en la car-ga, número de dientes en contacto demasiado pequeño en alguna polea (lo que implica polea demasiado pequeña, ángulo de abrazamiento demasiado pequeño o paso de correa excesivo), desgaste excesivo de la polea dentada, perfil dentado de la correa incorrecto para el perfil dentado de la polea, po-leas mal alineadas o correa destensada.

• Vibraciones. La aparición de vibraciones en correas sincronizadoras puede deberse a que el perfil dentado de la correa no corresponde con el perfil dentado de la polea. También es posible que la tensión de la correa sea in-adecuada o a que se hayan aflojado los elementos de fijación de la polea. Finalmente, otra causa posible es el fallo en los apoyos (cojinetes, roda-mientos, etc.) que soportan los ejes de las poleas.


Todos los fallos anteriormente expuestos pueden prevenirse con la inspección periódica de la correa. Cualquier inspección que refleje un posible fallo severo en un corto plazo debe desembocar una acción correctiva hacia la prevención.

Además, se debe tener en cuenta la información proporcionada por el fabricante relativa a la vida útil de los elementos de la transmisión (fundamentalmente la co-rrea), de forma que se incluya su sustitución en el programa de mantenimiento de la máquina.

4.3. MANTENIMIENTO DE CADENAS Las cadenas son sistemas de transmisión de potencia similares a las correas en

los que las poleas son sustituidas por ruedas dentadas. Los dientes de las ruedas se introducen en los orificios de la cadena de forma que la rotación de la rueda es necesariamente solidaria con el movimiento de la cadena. Esto supone la gran dife-rencia entre correas y cadenas: en las correas el movimiento se transmite por fric-ción (salvo en correas sincronizadoras) mientras que en las cadenas el movimiento se transmite por desplazamiento positivo.

Debido a sus características de capacidad de transmisión de potencia, espacio de montaje, necesidad de mantenimiento, etc., las transmisiones por cadena se sitúan en una posición intermedia entre las transmisiones por correa y los engranajes. Algunas de estas características son las siguientes:

− Poseen una larga duración (incluso por encima de 15.000 horas de funcio-namiento) si se han seleccionado correctamente para la aplicación a la que van destinadas.

− Considerando la gama y los tamaños fabricados, con una transmisión por ca-dena se puede transmitir un amplio rango de potencias (desde potencias mí-nimas hasta superiores a 200 kW para cadenas individuales).

− En condiciones óptimas de funcionamiento poseen un rendimiento elevado (del orden de 98%), superior al de las correas en las que se disipa mayor can-tidad de energía debido a la fricción.

− La transmisión del movimiento está prácticamente sincronizada, lo que es consecuencia de que ésta se realiza por desplazamiento positivo.

− Permiten obtener relaciones de transmisión elevadas (de hasta 10:1 e incluso superiores).

− Pueden funcionar a velocidades de paso elevadas (hasta 40 m/s). − La transmisión presenta una relativa flexibilidad que permite absorber y ais-

lar las cargas de choque o impacto. Gracias a la ductilidad de los elementos de la cadena y a la capa de lubricante entre rodillos, casquillos y pernos, su


comportamiento presenta cierta elasticidad que le proporciona esta caracte-rística.

− La carga en los cojinetes de apoyo de los ejes es menor que en el caso de co-rreas, debido a que el lado relajado de la cadena no requiere ninguna tensión.

− Permiten transmitir potencia entre varios ejes, de forma similar a las correas. − Permiten la realización de transmisiones con poca envoltura (es decir, con

pequeño ángulo de abrazamiento) a uno de los piñones, al contrario que las correas.

− Permiten transmitir potencia entre ruedas a grandes distancias. − Su instalación es sencilla y su mantenimiento también. − Cuenta con elementos muy estandarizados, lo que permite el intercambio de

piezas de forma fácil y económica. − No se deterioran durante el desuso si están lubricadas. En estas situaciones

son insensibles al calor y a la luz solar directa.

Existe una amplísima variedad de tipos de cadenas con finalidades diferentes. Los más utilizados en maquinaria industrial para transmisión de potencia son bási-camente dos: las cadenas de rodillos y las llamadas cadenas silenciosas. Las cade-nas de rodillos (figura 4.8) son la evolución de las antiguas cadenas de casquillos a las que se les ha añadido un rodillo suplementario de protección sobre cada casqui-llo con el fin de reducir el desgaste y el ruido. En este tipo de cadenas, las mallas interiores y exteriores (figura 4.8) suelen ser fabricadas con aceros templados de primera calidad y, en ocasiones, posteriormente se les practica un granallado para aumentar su resistencia a fatiga. Los pernos (figura 4.8) se fabrican igualmente en acero y suelen remacharse a las mallas exteriores formando una unión permanente que no se afloja por la acción del arrastre. Los casquillos se fabrican en acero y, durante la fabricación, se les puede practicar un tratamiento térmico especial para mejorar la resistencia al desgaste y la calidad de la superficie. Finalmente, los rodi-llos son fabricados con precisión practicándosele un tratamiento para el endureci-miento superficial.

Un efecto desfavorable que se produce en la transmisión por cadena es el lla-mado efecto cuerda (figura 4.9). Es debido a que la línea de paso del piñón de la cadena no forma una circunferencia sino un polígono con tantos lados como dien-tes tiene el piñón. Así, cuando la línea (o cuerda) de paso de la cadena se enrolla en el polígono de paso, no lo hace con radio constante (como correspondería a una circunferencia), sino que este radio varía dependiendo de la posición del polígono (es decir, del piñón). Por este motivo, si el piñón que acciona la cadena se mueve con velocidad angular constante, la velocidad de paso de la cadena no será constan-te, sino que fluctuará alrededor de un valor medio.


Figura 4.8. Elementos de una cadena de rodillos

Figura 4.9. Efecto cuerda de una cadena en piñones de 7 y 17 dientes

Dado que el polígono de paso se parece tanto menos a una circunferencia cuan-to menor sea el número de lados, el efecto cuerda es especialmente notorio y nega-tivo en ruedas con pocos dientes. Produce pulsaciones en la cadena y provoca ruido y vibración, lo que está asociado a una disminución de la vida de la misma. Ade-


más, dado que los pulsos incrementan su frecuencia con la velocidad de rotación de la rueda, este efecto reduce la capacidad de transmisión de potencia (para una mis-ma vida útil) y el rango de velocidades de la cadena. En este sentido, la recomen-dación general consiste en evitar utilizar piñones con pocos dientes y, en cualquier caso, nunca inferior a 17.

En el diseño de una transmisión de cadena se utilizan factores de servicio que aseguran la vida de la cadena frente a diferentes condiciones adversas para su fun-cionamiento. En tareas de mantenimiento, es importante asegurar unas condiciones de trabajo óptimas con el fin de prolongar al máximo la vida de la cadena. Así, se debe tratar de conseguir, en la medida que sea posible, las condiciones de funcio-namiento siguientes:

− Velocidades de operación lentas y carga suave. − Relación de transmisión moderada, permitiendo que ambas ruedas sean

grandes y posean un gran número de dientes en contacto. − En cadenas muy largas, distancia entre centros ajustable. − Buena lubricación.

De la misma forma y siempre que sea posible se deben evitar las siguientes condiciones de funcionamiento ya que, aunque algunas de ellas se utilizan habi-tualmente, reducen en mayor o menor medida la vida de la cadena.

− Existencia de piñones pequeños en la transmisión, especialmente si existen pocos dientes en contacto con la cadena.

− Ruedas dentadas excesivamente grandes. − Cargas de impulso y choque. − Inversión de la carga durante el funcionamiento. − Existencia de más de dos ruedas en la transmisión. − Lubricación pobre. − Ambiente de funcionamiento sucio o polvoriento.

4.3.1. INSTALACIÓN DE CADENAS

La vida útil de una cadena depende en gran medida de si la transmisión se ha instalado correctamente o no. Así, en los procedimientos de sustitución de ruedas dentadas o de la cadena, es recomendable prestar una atención especial a varios aspectos. Entre ellos se pueden considerar los siguientes:


− La bancada de la máquina debe ser suficientemente consistente para soportar los esfuerzos derivados de la transmisión de potencia a través de la cadena.

− Los ejes deben estar bien sujetos, mediante los rodamientos adecuados, para evitar movimientos axiales que provoquen la desalineación de las ruedas dentadas.

− Los ejes deben ser perfectamente paralelos ya que los sistemas de transmi-sión por cadena no son adecuados para ninguna otra configuración. Además, es recomendable que los ejes estén dispuestos horizontalmente.

− Las ruedas dentadas deben estar provistas de los adecuados sistemas de ubi-cación axial. Estos sistemas deben ser suficientemente consistentes para evi-tar la desalineación durante la transmisión de potencia.

− La tensión de la cadena debe ser la ideal. Una cadena excesivamente tensa provoca cargas inútiles en los apoyos de los ejes. Por el contrario, una cade-na excesivamente aflojada provoca una operación ruidosa, un movimiento pulsante y la posibilidad de que la cadena se salga.

− Debe procurarse espacio suficiente entre la cadena y los objetos circundantes para asegurar que no habrá contacto.

El procedimiento de instalación sigue unos pasos destinados a conseguir las condiciones de funcionamiento óptimas, descritas anteriormente.

− Alinear los ejes horizontalmente mediante un nivel de burbuja (figura 4.10). − Asegurar el paralelismo de los ejes mediante una barra palpadora, si fuera

necesario. − Repetir los dos pasos anteriores hasta que al ejecutarlos ya no se produzcan

cambios en la posición de los ejes. − Montar las ruedas dentadas en los ejes y realizar su alineación mediante una

regla apoyada en los lados planos de las ruedas, tal como se muestra en la figura 4.10. Alternativamente se pueden utilizar sistemas basados en el posi-cionamiento mediante dispositivos láser para la alineación de poleas y cade-nas. Estos sistemas proporcionan una alineación mucho más precisa, lo que repercute en una mayor vida útil de la cadena.

− Asegurar axialmente las ruedas dentadas en los ejes con el sistema de fija-ción pertinente.

− Girar las ruedas y comprobar todas las alineaciones desde el primer paso hasta que no se aprecien movimientos de desalineación.

− Colocar la cadena abrazando las ruedas llevando los dos extremos libres jun-tos en una misma rueda. Para ello, desplazar la parte móvil disminuyendo la distancia entre centros.

− Conectar los extremos libres mediante el eslabón de conexión o pasador dis-ponible.


Figura 4.10. Alineación de ruedas dentadas en la instalación de una cadena

− Desplazar la parte móvil para tensar la cadena. Las cadenas no precisan de pretensión durante la instalación, por ello, se debe asegurar la existencia de una pequeña flexión (o curvado de la cadena) en el ramal que no transmite potencia. En éste, se recomienda una flecha máxima (distancia máxima entre la curva que forma la cadena y la línea tangente que formaría si tuviera ten-sión) entre el 1% y el 2% de la distancia entre ejes.

En caso de grandes distancias entre ejes, transmisiones pesadas o ejes en posi-ción vertical, la transmisión suele contar con ruedas de apoyo para soportar la ca-dena o, alternativamente, carriles guía. Durante la instalación, se debe asegurar el buen estado y la limpieza de estos elementos.

Las cadenas nuevas suelen sufrir un período de rodaje en el cual se detecta un cierto alargamiento que es mucho mayor que el que puede ocurrir en el resto de vida útil de la cadena. Este alargamiento inicial es causado por el asentamiento y ajuste de las piezas que componen la cadena.


Por este motivo, cuando se instala una cadena nueva, tras un cierto período de rodaje, es necesario realizar un procedimiento de ajuste de la tensión. Posterior-mente, la cadena no volverá a alargarse/aflojarse durante un largo tiempo si cuenta con el mantenimiento y la lubricación adecuados.

4.3.2. LUBRICACIÓN DE TRANSMISIONES POR CADENA

La resistencia al desgaste de una cadena está relacionada de manera fundamen-tal con la lubricación. Un programa de mantenimiento periódico, así como un lu-bricante y tipo de lubricación adecuados, son requisitos importantes para conseguir una duración prolongada de la cadena.

Cuando la cadena pasa por las ruedas, los movimientos relativos entre pernos y casquillos dan lugar al desgaste de las articulaciones. El desgaste produce holguras en estas articulaciones, lo que se traduce en un alargamiento de la cadena. Por tan-to, el alargamiento es función de la calidad del sistema de lubricación. Así, en la figura 4.11 se muestran las curvas de alargamiento temporal para diferentes siste-mas de lubricación. Se observa que independientemente de la calidad del sistema de lubricación, la cadena sufre un cierto alargamiento correspondiente al período de rodaje en el que las piezas se ajustan. En una situación en que la cadena no se lubrica nunca (1), el funcionamiento en seco provoca el desgaste acelerado con el tiempo de utilización de la cadena. Una única lubricación (2) retrasa este desgaste acelerado durante un cierto tiempo, pero éste termina sobreviniendo. La lubricación manual (3) provoca un desgaste en forma de diente de sierra, ya que el desgaste se reduce cuando se aplica la lubricación y crece bruscamente cuando ésta se ha per-dido (que es cuando se requiere una renovación de la misma). Una lubricación defectuosa (4) se traduce en un desgaste irregular, que puede venir provocado por una escasez momentánea de lubricante, por la utilización de un lubricante de baja calidad, por un exceso de suciedad en el lubricante o por la utilización de un grado de viscosidad inadecuado. Finalmente, la lubricación óptima (5) retrasa el alarga-miento por desgaste, maximizando la vida útil de la cadena.

Pero la lubricación no influye exclusivamente en el desgaste y alargamiento de la cadena, sino también en el rendimiento de la transmisión. Como se ha comenta-do anteriormente, una cadena con un adecuado sistema de lubricación posee un rendimiento elevado cercano al 98%. Sin embargo, si no se mantiene la lubricación óptima, este valor decrece paulatinamente con el tiempo de utilización. Como ejemplo, en la figura 4.12 se muestra la curva aproximada de decrecimiento del rendimiento para una transmisión en la que se realiza exclusivamente una lubrica-ción inicial. Se observa cómo en aproximadamente 80 horas de funcionamiento el rendimiento puede haber descendido hasta un 90%.


Figura 4.11. Alargamiento estimado de la cadena en función del tiempo para diferentes tipos de lubricación

Figura 4.12. Evolución del rendimiento de una transmisión por cadena con el tiempo de funcionamiento tras una lubricación puntual

En una transmisión por cadena, la lubricación es esencial por las funciones que realiza en la misma. Algunas de las más importantes son las siguientes:


− Lubricación. Es la función principal. Trata de evitar el contacto metal-metal que se podría producir entre las partes móviles de la misma mediante la forma-ción de una película de lubricante.

− Refrigeración. Debido al rozamiento, en la cadena se produce calor que puede llegar a afectar a la vida de las piezas de metal que la compone. En general, se recomienda que la temperatura de la cadena no supere los 80ºC. El baño en lu-bricante produce la refrigeración de los elementos de la cadena. En aplicaciones de alta temperatura o velocidad extrema se suele colocar un sistema de refrige-ración del lubricante para aumentar su capacidad de disipación de calor.

− Limpieza. La existencia en las cadenas de numerosas partes metálicas someti-das a presión unas contra otras provoca que cualquier partícula que acceda al sistema pueda generar una abrasión importante. Por este motivo, la limpieza es fundamental y esta función del lubricante resulta esencial. En casos de suciedad extrema, el lubricante debe ser conducido a través de un filtro que elimina las partículas del circuito.

− Amortiguamiento. La película de lubricante que se inserta entre las piezas que transmiten la carga a lo largo de la cadena proporciona un colchón flexible ca-paz de amortiguar (en cierta medida) las cargas de choque que se produzcan du-rante el funcionamiento de la transmisión. Este efecto, unido a la flexibilidad de las piezas de la cadena, hace que las transmisiones de cadena sean considera-blemente más flexibles que las transmisiones por engranajes, por lo que son más adecuadas para determinadas aplicaciones.

El papel del lubricante en transmisión de cadenas es tanto más importante cuan-to mayor sea la velocidad de la cadena y la potencia transmitida. Para bajas veloci-dades y pequeñas potencias, la importancia de la lubricación es tan pequeña que la cadena puede funcionar óptimamente con una lubricación mínima.

La selección de la viscosidad del lubricante es un factor importante en el man-tenimiento óptimo de las cadenas. En la tabla 4.4 se muestran las recomendaciones de viscosidad en función de la temperatura para cadenas de rodillos.

Temperatura (ºC) Lubricante recomendado Entre -18 y -7 SAE 10 Entre -7 y 5 SAE 20 Entre 5 y 38 SAE 30 Entre 38 y 50 SAE 40 Entre 50 y 60 SAE 50

Tabla 4.4. Viscosidad de lubricante recomendada para cadenas en función de la temperatura

Aparte de la selección del lubricante adecuado, el sistema de aplicación en la cadena también es fundamental para la vida de la misma. Así, por ejemplo, una


cadena puede destruirse de forma acelerada, aún cuando la cadena circule a través de un baño de aceite, si su velocidad es muy elevada (superior a los 10 m/s) ya que a estas velocidades la cadena expulsa hidrodinámicamente el lubricante de su paso sin permitir que éste penetre en la interfase de las piezas.

Existen sistemas de lubricación adecuados para distintas velocidades, teniendo siempre en cuenta que cuanto mayor es la velocidad, mayores deben ser las presta-ciones del sistema de lubricación. Los sistemas habituales son fundamentalmente cuatro, que se exponen a continuación ordenados de menores a mayores prestacio-nes:

− Lubricación manual. Se realiza periódicamente y es aplicada mediante una brocha (figura 4.13a) o una bomba manual con gotero. Cuando se utiliza este método, se recomienda lubricar cada 8 horas de funcionamiento. Pero, en gene-ral, el volumen y la frecuencia deben ser suficientes para evitar el cambio de co-lor del lubricante en los nudos de la cadena. Otro sistema de lubricación considerado también manual, aunque posee presta-ciones un poco mayores, es la lubricación gota a gota (o por goteo). En esta va-riante el suministro de lubricante es continuo mediante un sistema que gotea so-bre la cadena. Al igual que en el caso manual, el caudal debe ser suficiente para asegurar la no decoloración del lubricante. En lubricación manual o por goteo, es necesario advertir que lo importante es que el lubricante penetre en la interfase entre el casquillo y el perno (figura 4.13b), por lo que el goteo del lubricante debe ser aplicado entre las mallas in-terna y externa. Incluso en condiciones óptimas, estos sistemas de lubricación solamente son adecuados para transmisiones de pequeñas potencias a velocida-des bajas.

− Lubricación por baño de aceite. En este tipo de lubricación, la parte más baja de la cadena pasa a través de un baño de aceite que suele depositarse en la parte inferior de la carcasa de protección de la cadena (figura 4.13c). El nivel de lu-bricante debe ser tal que durante el movimiento llegue hasta la línea de paso de la cadena. Una inmersión mayor de la cadena provoca un calentamiento innece-sario y la oxidación rápida del lubricante, además de una cierta pérdida de po-tencia.En ocasiones se colocan discos centrífugos en la rueda que está parcialmente inmersa en el lubricante. Estos discos se impregnan de aceite durante su rota-ción y luego lo expulsan por la acción centrífuga, salpicando la cadena directa-mente o bien salpicando la carcasa que luego gotea sobre la cadena cayendo por unas regletas de goteo. En este caso, se debe asegurar siempre que el lubricante impregna completamente la cadena.


Figura 4.13. Tipos de sistemas de lubricación para transmisiones de cadena

− Lubricación por circulación forzada. En este caso, el sistema cuenta con un depósito en el que se recoge el lubricante que cae de la cadena (figura 4.13d). Una pequeña bomba succiona el lubricante de este depósito haciéndolo pasar por un filtro y lo proyecta a presión sobre la cadena a través de un pequeño tubo que termina en una boquilla. El caudal de lubricante bombeado depende del ta-maño del accionamiento, de la velocidad de la cadena y del calor que se desee disipar.El lubricante debe proyectarse sobre la cadena en la cara interior del tramo que no lleva carga, ya que de esta forma se asegura la penetración del mismo en las interfases de las piezas que presentan movimiento relativo. Si la carga de la ca-dena fuera muy elevada podría ser necesario un segundo tubo de proyección so-bre el tramo cargado de la cadena para su refrigeración. La lubricación por circulación forzada debe utilizarse en los casos en los que la transmisión esté sometida a cargas elevadas y/o grandes velocidades.

− Lubricación por pulverización. En este caso, la disposición del sistema es parecida a la de lubricación forzada. Sin embargo, en lugar de proyectar sobre la cadena el lubricante, existen varias boquillas que pulverizan el lubricante en go-tas minúsculas al ambiente encerrado por la carcasa de la cadena. Se forma, así, una niebla de lubricante que la impregna uniformemente, penetrando en cada ar-


ticulación de la misma. El exceso de lubricante va goteando y llegando de nue-vo al depósito de recolección.

En transmisiones por cadena, la selección del sistema de lubricación adecuado para cada aplicación responde a la potencia que se necesite transmitir. La potencia transmitida es el producto de la velocidad de paso de la cadena por la tensión de la misma en el tramo cargado. Como el paso de la cadena determina su tamaño y éste debe ser proporcional a la tensión soportada, se puede establecer que existe propor-ción entre la potencia, la velocidad y el paso de la cadena. Teniendo esto en cuenta, el sistema de lubricación necesario para cada transmisión es función de la veloci-dad de paso y del tamaño de la cadena, tal como se muestra en la figura 4.14.

El gráfico se ha dividido en cuatro áreas que se corresponden con los cuatro sis-temas básicos de lubricación. En cada área se propone un sistema como el óptimo y otro alternativo entre paréntesis. Debe considerarse que el sistema anterior al que figura entre paréntesis es siempre preferible al sistema indicado entre paréntesis.

Figura 4.14. Sistema de lubricación recomendado en función de la velocidad de la cadena y del tamaño de la misma


4.3.3. MANTENIMIENTO DE TRANSMISIONES POR CADENA

Como cualquier otro elemento mecánico, las cadenas presentan un funciona-miento óptimo y poseen una larga vida útil si cuentan con un mantenimiento ade-cuado. Si la cadena transmite una potencia elevada o si se requiere que su movi-miento sea de precisión entonces el mantenimiento es fundamental para el buen funcionamiento. Por el contrario, si la potencia transmitida no es elevada y la velo-cidad es baja, se puede relajar el mantenimiento sin que la vida de la cadena se vea afectada enormemente.

El mantenimiento debe ser periódico y, por lo tanto, debe ser incluido en el pro-grama de mantenimiento de la máquina. La frecuencia de realización de tareas de mantenimiento depende de varios factores entre los que se encuentran la severidad de la utilización de la transmisión, la suciedad del ambiente, la existencia o no de una carcasa de protección de la transmisión, etc.

Las tareas básicas que se deben realizar durante la sesión de mantenimiento de una transmisión por cadena son las siguientes:

− Verificación de la tensión y el alargamiento de la cadena. Aún con la lubri-cación adecuada, la cadena sufre desgaste y alargamiento por lo que, con el tiempo, se puede llegar a una situación de alargamiento excesivo que exija un reemplazo total de la misma. Esto puede verificarse estirando manualmente de la cadena en uno de los piñones, tal como se muestra en la figura 4.15. Si la ca-dena tiende a despegarse de los dientes de la rueda (existiendo una holgura ra-dial patente), es porque la longitud de cada eslabón se ha incrementado y ya no coincide exactamente con el paso del piñón. Una forma de estimar mediante es-te procedimiento el alargamiento porcentual de la cadena consiste en medir la holgura radial (h) en un piñón o rueda que sea abrazado por la cadena aproxi-madamente 180º. En el gráfico de la figura 4.16 se muestra la relación entre h/p (siendo p el paso) y el alargamiento de la cadena, en función del número de dientes de la rueda en la que se realiza la medida. Cuando la cadena ha sufrido un alargamiento excesivo ya no puede ser repara-da. Su uso hace que la cadena tienda a saltar sobre los dientes del piñón más pe-queño, provocando deficiencias en la transmisión y deteriorándose la cadena y el piñón rápidamente.

− Limpieza. La limpieza en una transmisión por cadena es fundamental para con-seguir una larga duración. La presencia de suciedad adherida en el alojamiento de los rodillos de la cadena obliga a la cadena a incrementar su paso al pasar por la rueda (de forma similar a si la rueda fuese construida con un paso ligeramen-te superior al de la cadena), resultando en un alargamiento acelerado de la cade-na. Por otro lado, si existe suciedad en la cadena ésta penetrará en las articula-ciones produciendo abrasión, lo que conlleva un desgaste acelerado.


Figura 4.15. Comprobación del alargamiento de la cadena

Figura 4.16. Representación del alargamiento frente al paso de la cadena, la holgura radial y el número de dientes de la rueda, para ángulos de abrazamiento aproximadamente iguales a 180º

La limpieza debe iniciarse eliminando la suciedad gruesa adherida en el exterior de la cadena, empleando un cepillo duro o una carda de acero. Esto puede reali-zarse con la cadena montada o desmontada. Luego se debe limpiar la cadena in-troduciéndola en un disolvente para limpieza de metales (gas-oil, petróleo, ga-


solina para lavado, etc.). A continuación, para eliminar la suciedad de las partes internas, se sumerge en el disolvente durante 24 horas. De esta forma se ablanda la suciedad y los restos de lubricante endurecido que existe en las articulacio-nes. Para favorecer la limpieza en este baño, es conveniente agitar de vez en cuando la cadena de un lado a otro. La finalización del proceso se detecta cuan-do la cadena ya no produce ninguna sensación de rascado cuando se mueven las articulaciones. Aparte de la cadena, se deben limpiar las ruedas cepillándolas y mojándolas con disolvente hasta que queden perfectamente limpias. Tal como se ha descrito an-teriormente, se debe prestar especial atención al alojamiento de los rodillos, ya que la suciedad en ellos produce el alargamiento acelerado de la cadena.

− Verificación del desgaste de ruedas y piñones. Cuando se desmonta la trans-misión para realizar el mantenimiento, se debe comprobar el estado de ruedas y piñones. Cuando se detecta un desgaste excesivo, la rueda debe ser reemplaza-da. Una rueda con un desgaste moderado no debe utilizarse nunca con una ca-dena nueva ya que esta última será rápidamente dañada por la imperfección geométrica de la primera. Durante el examen de ruedas y piñones se debe prestar especial atención al den-tado, verificando las superficies por las que rueda el rodillo y los flancos. Este examen debe realizarse siempre tras la limpieza de la rueda. Si el desgaste es moderado, y la transmisión es en un único sentido, se puede dar la vuelta a la rueda para que trabajen las superficies opuestas de los dientes, prolongando su vida útil.

− Verificación del estado del lubricante. Durante la sesión de mantenimiento de la transmisión se debe inspeccionar el estado del lubricante (en los casos de lu-bricación por baño, a presión o por pulverización), según se describe en el capí-tulo 2. Si el lubricante está muy degradado se debe proceder a la sustitución del mismo.

− Verificación de la alineación de las ruedas dentadas. Tras desmontar la ca-dena, limpiar las ruedas y colocar las que hayan sufrido un desgaste excesivo, se debe comprobar la alineación de las mismas. Para ello se puede seguir un pro-cedimiento similar al descrito para la instalación de transmisiones por cadena (véase el apartado 4.3.1)

Durante largas paradas se deben proteger las cadenas para evitar su deterioro. Es recomendable desmontar la cadena y cubrirla con una grasa de protección. Pos-teriormente se envolverá en un papel grueso resistente a la grasa y se depositará en un lugar limpio, seco y libre de agentes químicos. En cuanto a las ruedas dentadas, se recomienda su permanencia en la máquina cubriéndolas con grasa de protección. La grasa de todos los elementos debe ser limpiada y eliminada en la nueva puesta a punto de la máquina.

lectura de engranes, bandas y cademas

Documents