miércoles, 27 de mayo de 2009

RODAMIENTOS EN BOMBAS CENTRIFUGAS

Las bombas centrifugas tipo ANSI[1] constan de dos tipos de rodamientos para soportar las cargas que se dan en el manejo del fluido. Un rodamiento radial por lo general de la serie 62XX /63XX y un rodamiento axial de la serie 33XX/53XX ("double row angular contact bearing") o dos rodamientos apareados de la serie 72XX/73XX ("single row angular contact bearing") . Ver figura 1.

[1] ANSI/ASME B73.1-2001 , Specification for Horizontal End Suction Centrifugal Pumps for Chemical Process



Figura 1. Corte Seccional en Bombas Centrifugas


Los fabricantes (OEM) especifican en sus Manuales de Operación y Mantenimiento los tipos de rodamientos para cada equipo en particular. La información de la tabla 1 es un ejemplo de las referencias especificadas por Goulds Pump para una bomba 3196 en los tamaños STX, MTX, LTX y XLT. Esta información es ingresada a las bases de datos del Departamento de Compras que es la encargada de realizar las compras y entregar a Mantenimiento el repuesto.



Tabla 1. Designaciones para rodamientos radial (interno) y axial (exterior) en bombas Goulds 3196. Fuente: Manual de mantenimiento y Operaciones familia Bombas Ansi - Goulds Pump

Es practica común instalar rodamientos axiales en las bombas centrifugas teniendo en cuenta la disponibilidad del mercado, o mejor dicho, lo que el proveedor de rodamiento tenga en su inventario. Es así como se instalan rodamientos en estos equipos sin tener en cuenta los sufijos y características especiales de cada rodamiento. Factores como el tipo de jaula, la lubricación requerida, las precargas y tolerancias internas, son temas que no se tienen en cuenta al momento de la instalación de rodamientos y que afectan considerablemente la confiabilidad y el tiempo de servicio de los equipos.

EJEMPLO

Para una bomba Goulds 3196 LTX el fabricante especifica para su rodamiento axial dos rodamientos 7310 BECBM apareados "back to back". ver figura 2.






Figura 2. Dispocición de rodamientos en bomba Goulds 3196 LTX


Para esta reparación, la sección de compras recibe la solicitud por parte de Mantenimiento de comprar dos rodamientos 7310 BECBM. Los provedores de repuestos en sus cotizaciones ofertan dos rodamientos 7310 BEP y manifiestan al Departamento de Compras que estas dos designaciones son "iguales" y la recepción en bodega se realiza sin ningun distingo entre los dos "apellidos" del rodamiento.

Efectivamente, desde un punto de vista dimensional estos dos rodamientos son iguales, los diametros interiores y exteriores son iguales y se podrian instalar sin ningun problema. Pero veremos que existen diferencias importantes en la confiabilidad y el tiempo de vida de los rodamientos dependiendo cuales se instalen.

Rodamiento 7310 BECBM

73 = Serie del rodamiento ("single row angular contact bearing")
10 = Diametro de eje = 10 X 5 = 50 mm
B = 40° angulo de contacto
E = Diseño optimizado
CB = Rodamiento para aparear universalmente
M = Jaula de bronce mecanizada

Rodamiento 7310 BEP


73 = Serie del rodamiento ("single row angular contact bearing")
10 = Diametro de eje = 10 X 5 = 50 mm
B = 40° angulo de contacto
E = Diseño optimizado
P= Jaula en poliamida

Analizando detalladamente los sufijos en la designación de ambos rodamientos, encontramos diferencias significativas que hacen que un rodamiento tenga mas vida util, menores niveles de vibración y ruido y en genearal asegura la tranquilidad requerida para las prododucciones de plantas , veamos:

TIPO DE JAULA

La designación M en 7210 BECBM corresponde a una jaula de Bronce maquinada y la designación P en 7210 BEP corresponde a una jaula de material polimerico (Poliamida).


Figura 3. Tipos de Jaulas para rodamientos.


Son varias las ventajas que presenta una jaula de bronce maquinada a una de poliamida. Entre las principales se cuentan:



-Las jaulas de bronce maquinadas son diseñadas [1] para trabajar hasta 250 °C y en bombas de servicio pesado.

-Una jaula de poliamida puede trabajar adecuadamente si no se sobrepasan los 100°C.

- La jaula de bronce maquinada es más estable químicamente ante cualquier tipo de lubricante. La jaula de poliamida puede ser atacada por el aceite y el medio ambiente donde trabaja.

- Algunos fabricantes de Bombas centrifugas y usuarios no recomiendan el uso de rodamientos con jaula de poliamida.
[1] http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=en&newlink=1_0_59


DISEÑO DEL RODAMIENTO Font size


Cuando se instala dos rodamientos de la clase 72/73 apareados para aplicaciones en bombas centrifugas es importante que sean del tipo para aparear universalmente. Esto asegura que cuando se instalen, no hay necesidad de realizar ningun ajuste ya que la precarga o juego es obtenida por el diseño y solamente hay que fijar el rodamiento al eje y a la caja de rodamiento (housing bearing).

En SKF , Los rodamientos para apareamiento universal incluyen un sufijo en su designación para indicar el juego interno (CA, CB, CC) o la precarga (GA, GB, GC) de un conjunto de dos, antes del montaje. Ver figura 4.




Figura 4. Designaciones en rodamientos SKF de contacto angular



El sufijo CB , significa un juego interno normal y es determinado por las tablas de juegos y precargas dadas por SKF. Ver Tabla 2.



Tabla 2. Juelgo y precargas en rodamientos SKF para aparear universalmente. Fuente http://www.skf.com/portal/skf/home/products?lang=es&maincatalogue=1&newlink=1_3_6



Para un rodamiento SKF 7310 BECBM de diametro interno 50 mm , el juego axial es minimo de 0.026 mm (aprox. 0.001") y maximo de 0.038 mm (aprox. 0.0015"). Estos valores corresponden a los listados en el Manual de Operación y Mantenimiento del Grupo de Familias Ansi de Goulds Pump.

Si el juego del rodamiento en funcionamiento es demasiado grande, la capacidad de carga de los rodamientos no se aprovechará al máximo; por otro lado, una precarga excesiva producirá más fricción y temperaturas de funcionamiento aún mayores, reduciendo la vida útil del rodamiento.


CONCLUSION


Se subestima la importancia de los diseños de rodamientos y sus sufijos al momento de realizar mantenimiento a bombas centrifugas. Variaciones en las designaciones del rodamiento suministrada por el fabricante puede reducir drásticamente el tiempo de operación del equipo y dependiendo las condiciones operativas se pueden producir daños catastróficos.

Muchos de los procesos de compra de rodamiento se especifican abiertamente por la referencia de las clases ( Ej.: 7210) , pero en ciertas aplicaciones es estrictamente necesario seguir las indicaciones de los fabricantes con el fin de lograr los tiempos de operación esperados.

Fuentes:
1) Pump user's Handbook: life extension, Heinz P. Bloch , The Fairmont Press, Inc., 2004

Jose García Atencia
Ing. de Confiabilidad
Barranquilla , Colombia

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