La innovación de NSK supera el viejo reto de los rodamientos en la industria minera

Para poder disfrutar de una accesibilidad importante, la polea tensora de las cintas transportadoras en minería y canteras se basa tradicionalmente en rodamientos abiertos. Sin embargo, la corta vida útil de estos rodamientos suele poner en peligro el tiempo de funcionamiento.  

Problema generalizado

En Australia, la minería es uno de los pilares de la economía del país, donde los períodos de inactividad y las costosas reparaciones representan un peligro para la rentabilidad final. Al igual que en muchas otras regiones del mundo, las empresas mineras de Australia deben enfrentarse a unas costosas operaciones de mantenimiento y a períodos de inactividad prolongados de las cintas transportadoras debido a fallos en los rodamientos de las poleas tensoras. Por lo general, estos rodamientos se ven afectados por la irrupción en su interior de partículas contaminantes (suciedad, polvo) y agua que logran superar los sellados del alojamiento y entrar en el interior de estos rodamientos abiertos.

Además de mejorar la situación del sellado, cualquier nueva solución debería evitar comprometer los importantes requisitos necesarios para estas empresas, uno de los cuales es el montaje rápido. Como procedimiento estándar de la industria, cada rodamiento de rodillos esféricos se desliza de manera rápida y fácil sobre un manguito cónico. Por el contrario, los rodamientos que se montan en una superficie cilíndrica regular requieren ser calentados y enfriados para garantizar un ajuste por contracción adecuado, no solo toma tiempo sino que exige disponer de un equipo especial. 

Los anillos de los rodamientos cónicos y los manguitos adaptadores cónicos correspondientes proporcionan una solución más rápida y adecuada. El manguito del adaptador tiene un orificio cilíndrico para deslizarse sobre el extremo del eje del rodillo de la cinta transportadora, mientras que el diámetro exterior del manguito presenta una forma cónica que coincide con el del orificio del rodamiento. Al final del manguito adaptador hay una rosca, donde la aplicación de una tuerca sirve para empujar el rodamiento sobre el cono. 

Para saber cuánto requiere empujar el rodamiento de rodillos esféricos sobre la superficie cónica, los profesionales de mantenimiento usan una galga para verificar el juego interno del rodamiento. Esta estrategia garantiza que no se ejerza una fuerza excesiva que pueda empujar el rodamiento demasiado hacia arriba en el manguito cónico, provocando con ello una reducción excesiva del juego interno.

El comienzo del cambio

La esperanza de vida de los rodamientos de rodillos esféricos abiertos para aplicaciones como cintas transportadoras de minería y canteras es relativamente corta, por lo general unos pocos meses. Sin embargo, a falta de una solución mejor, esta situación, un tanto inaceptable, ha prevalecido durante muchos años.

La primera señal de un gran avance llegó en 2012-13, cuando NSK Australia y su distribuidor comenzaron a trabajar en estrecha colaboración con las principales empresas mineras de todo el país para realizar varias pruebas en varias explotaciones con poleas de cintas transportadoras problemáticas en las que el promedio entre fallos (MTBF) era de tan solo 6 meses.

NSK se propuso desarrollar un tipo de rodamiento de rodillos esféricos sellado que pudiera proporcionar una vida útil más prolongada mediante un diseño de sellado altamente efectivo y el uso de un material de rodamiento exclusivo de larga duración. Sin embargo, uno de los principales desafíos fue adaptarse a la necesidad de una medición final del juego radial. Anteriormente, solo mediante el uso de rodamientos abiertos era posible que las galgas obtuvieran acceso a los puntos de medición. El uso de un rodamiento sellado convencional impediría llevar a cabo esta operación crítica.

Algunos fabricantes de rodamientos han abordado este problema ofreciendo rodamientos de rodillos esféricos sellados estándar (con un anillo interior cónico) junto con un conjunto de tablas de conversión. Estas tablas proporcionan una correlación entre la distancia de empuje axial y la contracción del juego interno. Sin embargo, este es un cálculo teórico que no ofrece una certeza del 100%, lo que genera un cierto porcentaje de errores de montaje. 

Un concepto completamente nuevo

Para mejorar este enfoque, NSK ideó una idea brillante: un sellado desmontable. Este concepto se centra en un sellado montado sobre un anillo/soporte que es completamente desmontable (mediante tornillos), lo que proporciona el acceso necesario para realizar las mediciones de holgura utilizando calibres (así como las operaciones de reengrase si es necesario). El diseño de NSK no requiere equipo para el ajuste por contracción y sigue utilizando manguitos adaptadores cónicos y tuercas estándar ISO, ofreciendo así intercambiabilidad con las soluciones ya existentes.

Es importante destacar que, a pesar del sellado desmontable, no hay un incremento de las dimensiones exteriores límites especificadas por ISO, lo que permite el uso de alojamientos de rodamientos estándar. NSK logró este resultado mediante la implementación de su material patentado para rodamientos Hi-TF/Super-TF y certificado de forma independiente para mitigar las limitaciones de diseño del sellado. Este material aumenta el índice de carga hasta en un 10% (según el tamaño) en comparación con un rodamiento abierto estándar, lo que permite que la solución conserve las mismas dimensiones. Por tanto, las empresas mineras pueden cambiar de forma rápida y sencilla sus rodamientos abiertos existentes por la solución NSK; no es necesario instalar otro tipo de alojamiento.

Cabe destacar que el material de los rodamientos Hi-TF y Super-TF consigue el doble de vida útil que el material de los rodamientos convencionales cuando se trabaja con lubricación limpia y hasta 10 veces más cuando se trabaja con lubricación contaminada. 

La solución de NSK también cuenta con tecnología probada de sellado de nitruro de alta resistencia (HNBR), que proporciona un sellado hasta un 30% más efectivo que los conceptos estándar de la industria gracias al uso de tecnología de labio con resorte. Este diseño ayuda a brindar protección frente a contaminantes y consigue una prolongada vida útil.

Vida útil de hasta 10 años

Algunos de los rodamientos de prueba de rodillos esféricos instalados en cintas transportadoras de minería por NSK Australia en 2012-13 siguen en servicio sin problemas. A pesar de ello, NSK retiró un juego (aunque funcionaba perfectamente) después de dos años y lo envió al centro de I+D de la empresa en Japón para realizar un análisis de fatiga por rayos X. El resultado indicó que el elemento aún gozaba de una vida residual de ocho años. Por lo tanto, junto con el tiempo de servicio ya alcanzado, NSK determinó que pensar en una vida útil de 10 años es realista, lo que supera con creces todo lo visto anteriormente en cintas transportadoras utilizadas en la industria de la minería y la explotación de canteras.

Desde entonces, NSK Australia ha suministrado alrededor de 1.600 rodamientos de rodillos esféricos de larga duración con tecnología de sellado desmontable en toda la industria minera del país. Una completa gama de tamaños estándar de 120 a 440 mm de diámetro interior está ahora disponible en todo el mundo, incluyendo Europa. En algunos países, como los países nórdicos, ya se han realizado algunas instalaciones.

Foto 1):  1)  Los rodamientos de rodillos esféricos de larga duración, long-life, de NSK con sellado desmontable proporcionan un mayor tiempo de actividad y una mayor fiabilidad para los operarios que lidian con sistemas de cintas transportadoras 

Foto 4): 1)  El índice de carga dinámica más alto del material para rodamientos Hi-TF/Super-TF de NSK mitiga las limitaciones de diseño del sellado, de manera que el rodamiento no presenta un aumento de las dimensiones exteriores límites especificadas por ISO