Rodamiento de muñón de molino de bolas: metal blanco (Babbitt) frente a elemento rodante, lubricación hidrodinámica y guía de modo de falla

Un molino de bolas o un molino SAG en una planta de procesamiento de cemento o minerales puede pesar entre 1.000 y 5.000 toneladas cuando está completamente cargado con medios de molienda y mineral. Toda esta masa giratoria está soportada en dos puntos: los cojinetes de muñón en el extremo de alimentación y en el extremo de descarga del molino. En un molino SAG grande, cada cojinete de muñón puede soportar una carga radial estática de 3000 a 8000 kN en un diámetro de muñón de eje de 800 a 1800 mm. El rodamiento que soporta esta carga no es un rodamiento de elementos rodantes estándar de un catálogo; es un rodamiento hidrodinámico de metal blanco (Babbitt) diseñado con precisión, que funciona sobre una fina película de aceite presurizado que normalmente tiene solo entre 50 y 150 micrones de espesor. Cuando esta película de aceite está intacta, el rodamiento funciona indefinidamente con un desgaste prácticamente nulo. Cuando la película se rompe (al arrancar, durante una falla en el suministro de aceite o bajo sobrecarga), el contacto de metal con metal se produce en milisegundos y el suave revestimiento Babbitt se sacrifica para proteger el muñón del eje. Una sola falla en un cojinete de muñón en un molino SAG grande puede costar entre 2 y 5 millones de dólares en pérdida de producción, reparación de ejes y remetalización de cojinetes.

Esta guía proporciona el marco de ingeniería completo para seleccionar, especificar y mantener cojinetes de muñón para molinos de bolas y molinos de molienda, cubriendo la elección fundamental entre cojinetes de metal blanco (Babbitt) y de elementos rodantes, la teoría de la lubricación hidrodinámica y el número de Sommerfeld, el diseño del sistema de lubricación forzada, la especificación de holgura del cojinete y los modos de falla que resultan de especificaciones incorrectas o deficiencias del sistema de lubricación.

Parte 1: Tipos de cojinetes de muñón: metal blanco versus elemento rodante

1.1 La elección fundamental

Se utilizan dos tecnologías de rodamientos para el soporte del muñón del molino:

Cojinetes hidrodinámicos de metal blanco (Babbitt) : la tecnología dominante para molinos grandes (diámetro de carcasa > 3,0 m). El muñón gira dentro de un casquillo de cojinete perforado con precisión y revestido con metal Babbitt. Una película de aceite presurizado separa el muñón de la superficie Babbitt en condiciones normales de funcionamiento.

Rodamientos de elementos rodantes (rodamientos de rodillos esféricos) : se utilizan para molinos más pequeños (diámetro de carcasa < 3,0 m) y para molinos donde se prioriza la simplicidad del mantenimiento de los rodamientos sobre la capacidad de carga última de los rodamientos hidrodinámicos.

1.2 Tecnología de rodamientos de metal blanco (Babbitt)

Los rodamientos de metal blanco utilizan una capa de aleación Babbitt unida a una carcasa de soporte de acero o hierro fundido. La capa de Babbitt, normalmente de 3 a 12 mm de espesor, forma la superficie de apoyo real que hace contacto con la película de aceite.

Composiciones de aleaciones de Babbitt:

Para los cojinetes de muñón de molinos de bolas y molinos SAG, Babbitt con base de estaño (Grado 2) es la especificación estándar: proporciona la mejor combinación de resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión e integrabilidad (la capacidad de absorber pequeñas partículas contaminantes sin rayar el muñón del eje).

Propiedades clave de Babbitt como material de rodamiento:

• Desgaste de sacrificio: Babbitt es más blando que el muñón del eje (normalmente 20–30 HB frente a 200–300 HB para el muñón endurecido). Bajo contacto de metal con metal, el Babbitt se desgasta preferentemente, protegiendo de daños el muñón del eje, mucho más caro.

• Incrustabilidad: La matriz blanda de Babbitt puede incrustar pequeñas partículas duras (escamas de laminación, polvo, restos de desgaste) que ingresan al rodamiento, evitando que rallen la superficie del muñón.

• Conformabilidad: Babbitt puede deformarse ligeramente bajo carga para adaptarse a una desalineación menor entre el orificio del rodamiento y el muñón, distribuyendo la carga de manera más uniforme que un material de rodamiento rígido.

• Límite de fatiga: la principal limitación de Babbitt es su resistencia a la fatiga: bajo cargas cíclicas, la capa de Babbitt puede agrietarse y deslaminarse del respaldo. La presión de soporte permitida para Babbitt a base de estaño suele ser de 3,5 a 7,0 MPa para funcionamiento continuo.

1.3 Rodamientos de elementos rodantes para muñones de molino

Para molinos más pequeños, los rodamientos de rodillos a rótula son el elemento rodante estándar para el soporte del muñón. Los rodamientos de rodillos a rótula se seleccionan porque:

• Su capacidad de autoalineación (hasta ±2,5° de desalineación) se adapta a la deflexión del eje y al asentamiento de la base que se produce en las instalaciones de molinos.

• Su alta capacidad de carga radial en relación con el diámetro del agujero.

• Su capacidad para soportar cargas radiales y axiales combinadas.

La limitación de los rodamientos de elementos rodantes para muñones de molinos grandes es el tamaño del orificio disponible: los rodamientos de rodillos a rótula estándar están disponibles con un diámetro de orificio de hasta aproximadamente 1250 mm, lo que limita su aplicación a molinos con diámetros de muñón inferiores a aproximadamente 1100 mm. Para molinos más grandes, los cojinetes hidrodinámicos de metal blanco son la única opción práctica.

1.4 Criterios de selección: metal blanco frente a elemento rodante

Parte 2: Teoría de la lubricación hidrodinámica: la base del diseño de cojinetes de muñón

2.1 La ecuación de Reynolds y la formación de la película de aceite

La película de aceite hidrodinámica en un cojinete de muñón se genera por la acción de cuña del muñón giratorio. A medida que el muñón gira, arrastra aceite hacia el espacio convergente entre la superficie del muñón y el orificio del cojinete. La presión que se acumula en esta cuña de aceite convergente soporta la carga del muñón: esto es lubricación hidrodinámica.

La ecuación que rige la distribución de presión en la película de aceite es la ecuación de Reynolds:

Dónde:

• P = presión de la película de aceite (Pa)

• h = espesor de la película de aceite local (m)

• μ = viscosidad dinámica del aceite (Pa·s)

• u = velocidad superficial del muñón (m/s)

• x = coordenada circunferencial

• z = coordenada axial

La idea clave de la ecuación de Reynolds es que la presión de la película de aceite (y por lo tanto la capacidad de carga) es proporcional a:

• La viscosidad del aceite  μ (mayor viscosidad → mayor presión de película → mayor capacidad de carga)

• La velocidad de la superficie del muñón u (mayor velocidad → más aceite arrastrado hacia la cuña → mayor presión de la película)

• La inversa del espesor de la película h⊃3; (película más delgada → mayor gradiente de presión → mayor capacidad de carga, pero también mayor riesgo de rotura de la película)

2.2 El número de Sommerfeld: el parámetro de diseño clave

El número de Sommerfeld (S) es el parámetro adimensional que caracteriza el estado de funcionamiento de un rodamiento hidrodinámico. Combina la geometría del rodamiento, la carga, la velocidad y la viscosidad del aceite en un único número que predice el régimen de lubricación del rodamiento:

Dónde:

• μ = viscosidad dinámica del aceite lubricante a temperatura de funcionamiento (Pa·s)

• N = velocidad de rotación del muñón (rev/s)

• P = carga de la unidad de rodamiento =

(Pa), donde W es la carga del rodamiento (N), L es la longitud del rodamiento (m) y D es el diámetro del muñón (m)

• R = radio del muñón (m) =D/2

• C = juego radial entre el muñón y el orificio del rodamiento (m)

Interpretación del número de Sommerfeld:

Para los cojinetes de muñón de molino de bolas y molino SAG, el objetivo de diseño es S ≥ 0,30 en todas las condiciones normales de funcionamiento. El número de Sommerfeld es más crítico en el arranque (bajo N) y en condiciones de carga máxima.

2.3 Cálculo del espesor mínimo de la película

El espesor mínimo de la película de aceite en un rodamiento hidrodinámico es:

Donde ε es la relación de excentricidad (la relación entre el desplazamiento del centro del muñón y el juego radial). Para un cojinete de muñón de molino bien diseñado que funcione en régimen hidrodinámico completo:

Para un rodamiento con un juego radial de C = 0,5 mm:

El espesor mínimo de la película debe exceder la rugosidad superficial combinada del muñón y el orificio del rodamiento en un factor de seguridad de al menos 3 a 5:

Donde  Λ es la relación de espesor de la película (objetivo  Λ ≥3 ) y Ra es la rugosidad de la superficie (típicamente 

= 0,4–0,8 µm,

= 0,8–1,6 μm para Babbitt).

Para

= 0,4 µm y

= 1,0 µm:

Este mínimo se satisface fácilmente con el espesor de película de 150 μm calculado anteriormente, lo que confirma que el rodamiento funciona de forma segura en el régimen hidrodinámico completo.

2.4 Especificación de la holgura del rodamiento

El juego radial

C entre el muñón y el orificio del rodamiento es uno de los parámetros dimensionales más críticos en el diseño de rodamientos de muñón:

• Demasiado pequeño: un espacio libre insuficiente restringe el flujo de aceite a través del rodamiento, reduce el enfriamiento y aumenta el riesgo de agarrotamiento térmico bajo carga.

• Demasiado grande: una holgura excesiva reduce la presión de la película de aceite (la acción de la cuña es menos efectiva en un espacio amplio), aumenta la excentricidad del muñón y provoca vibración.

Juego radial recomendado para cojinetes de muñones de molino:

Para un diámetro de muñón de 1200 mm:

La holgura debe medirse a la temperatura de funcionamiento: la expansión térmica del muñón (acero, coeficiente ≈ 12 × 10⁻⁶/°C) reduce la holgura efectiva a medida que el molino se calienta. Para un muñón de 1200 mm que funciona a 60 °C por encima de la temperatura ambiente:

Esta expansión térmica consume una parte significativa del espacio libre en frío; el espacio libre en frío debe establecerse lo suficientemente grande para garantizar que el espacio libre en caliente permanezca dentro del rango recomendado.

Parte 3: Diseño del sistema de lubricación forzada

3.1 Por qué es esencial la lubricación forzada

Los cojinetes de muñón de metal blanco requieren un sistema de lubricación por circulación forzada de aceite, no un simple baño de aceite o lubricación con grasa. Las razones son fundamentales:

1. Eliminación de calor: el corte viscoso de la película de aceite genera calor. Para un cojinete de muñón de molino SAG grande, la tasa de generación de calor puede ser de 20 a 80 kW por cojinete. Este calor debe ser eliminado mediante el aceite en circulación; el aceite actúa como lubricante y refrigerante.

2. Suministro continuo de aceite: La película hidrodinámica debe mantenerse de forma continua. Cualquier interrupción en el suministro de aceite, incluso durante unos segundos bajo carga, hace que la película colapse y comience el contacto metal con metal.

3. Filtración de aceite: Los contaminantes en el aceite (partículas de desgaste, polvo de molino, agua) deben eliminarse continuamente para evitar daños abrasivos a la superficie y al muñón de Babbitt.

3.2 Componentes del sistema de lubricación forzada

Un sistema completo de lubricación de cojinetes de muñón consta de:

Depósito de aceite (cárter):

• Capacidad: normalmente entre 500 y 3000 litros para sistemas de muñones de molino grandes

• Material: Acero soldado con revestimiento interno o revestimiento de acero inoxidable

• Características: Mirilla de nivel de aceite, sensor de temperatura, alarma de nivel bajo, válvula de drenaje, boca de acceso para limpieza.

Bomba de aceite principal:

• Tipo: Bomba de engranajes (desplazamiento positivo): proporciona un flujo constante independientemente de la presión del sistema

• Servicio: Operación continua siempre que el molino esté en funcionamiento.

• En espera: Una bomba de reserva con funcionamiento 100% con cambio automático en caso de falla de la bomba principal (obligatorio para molinos grandes)

Bomba de alta presión (hito):

• Tipo: bomba de pistón: proporciona una presión muy alta (10–25 MPa) a un caudal bajo

• Función: Levanta el muñón de la superficie Babbitt durante el arranque inyectando aceite a alta presión directamente debajo del muñón a través de una cavidad en el orificio del rodamiento. Esto evita el contacto de metal con metal durante el período crítico de arranque antes de que se establezca la película hidrodinámica.

• Operación: Se activa automáticamente de 2 a 5 minutos antes del inicio del molino; Se desactiva cuando el molino alcanza la velocidad de funcionamiento y la película hidrodinámica se confirma mediante la estabilización de la temperatura del rodamiento.

Enfriador de aceite:

• Tipo: Intercambiador de calor de carcasa y tubos o de placas, refrigerado por agua

• Servicio: Mantener la temperatura del suministro de aceite entre 40 y 50 °C (entrada al rodamiento)

• Control: La válvula de derivación controlada termostáticamente mantiene la temperatura constante del suministro de aceite independientemente de la temperatura ambiente o la carga del molino.

Filtración de aceite:

• Filtro primario: filtración absoluta de 25 a 50 micrones: elimina partículas que podrían rayar la superficie de Babbitt

• Filtro secundario (fino): 10 micras absolutas, para rodamientos de alta precisión

• Separador magnético: Elimina las partículas ferrosas de desgaste del aceite.

• Limpieza objetivo: ISO 4406 Clase 16/14/11 o mejor para cojinetes de muñones de molino

Instrumentación y enclavamientos:

Interbloqueo crítico: si la presión del suministro de aceite cae por debajo del punto de ajuste de disparo, el molino debe detenerse inmediatamente; el rodamiento no puede sobrevivir más de 10 a 30 segundos de funcionamiento sin suministro de aceite a plena carga.

3.3 Selección de aceite para cojinetes de muñón

Nota crítica: NO utilice aceites que contengan aditivos de extrema presión (EP) o antidesgaste (AW) en cojinetes de muñón de metal blanco. Los compuestos de azufre y fósforo en los aditivos EP/AW reaccionan químicamente con el estaño y el plomo en el metal Babbitt, provocando un ataque corrosivo en la superficie del rodamiento, un modo de falla que a menudo se diagnostica erróneamente como desgaste mecánico.

3.4 Sistema de aceite de elevación (alta presión)

El sistema de aceite de elevación es la protección más crítica para el cojinete del muñón durante el arranque. Durante el arranque desde el reposo:

• El muñón descansa sobre la superficie Babbitt (lubricación límite: contacto metal con metal)

• El molino debe acelerar de 0 a la velocidad de operación (normalmente 0,2 a 0,5 rpm para molinos SAG grandes)

• La película hidrodinámica no puede establecerse hasta que el muñón alcance una velocidad suficiente.

Sin aceite de elevación, el período de arranque implica un contacto de metal con metal entre el muñón y Babbitt durante 30 a 120 segundos, lo que provoca un desgaste mensurable de Babbitt en cada arranque. A lo largo de cientos de arranques, esto se acumula y produce una pérdida significativa de espesor de Babbitt y una eventual falla del rodamiento.

El sistema de aceite de elevación inyecta aceite a entre 10 y 25 MPa directamente debajo del muñón a través de un bolsillo dedicado en el orificio del rodamiento. Esto levanta hidráulicamente el muñón de la superficie Babbitt antes de que comience la rotación, manteniendo una película de aceite completa durante toda la secuencia de arranque.

Especificación del sistema de aceite de elevación:

Parte 4: Juego, alineación e instalación de los rodamientos

4.1 Medición del orificio del rodamiento y verificación del juego

El juego radial entre el muñón y el orificio del rodamiento debe medirse y verificarse durante la instalación y en cada remetalización:

Método de medición: técnica del cable conductor:

1. Coloque cables conductores blandos (con un diámetro ligeramente mayor que el espacio libre esperado) en la parte superior e inferior del orificio del rodamiento, paralelos al eje del eje.

2. Monte la carcasa del cojinete y apriete al par especificado.

3. Desmonte y mida el espesor del cable conductor comprimido con un micrómetro.

4. El espacio libre en la parte superior = espesor del cable en la parte superior; espacio libre en la parte inferior = espesor del cable en la parte inferior

5. La holgura diametral = holgura superior + holgura inferior

Método de medición: comparador:

Para los rodamientos instalados, la elevación del muñón (la distancia que se puede elevar verticalmente el muñón antes de hacer contacto con la parte superior del orificio del rodamiento) se mide con un comparador. Esto equivale al espacio libre superior, que es aproximadamente la mitad del espacio libre diametral total.

4.2 Requisitos de la superficie del muñón del eje

La calidad de la superficie del muñón del eje es fundamental para el rendimiento del rodamiento hidrodinámico:

Una superficie del muñón que sea demasiado rugosa (Ra > 0,8 μm) desgastará la superficie del Babbitt incluso bajo lubricación hidrodinámica completa: las asperezas en la superficie del muñón penetran periódicamente la película de aceite y entran en contacto con el Babbitt.

4.3 Alineación de rodamientos

La desalineación entre los dos cojinetes de muñón de un molino es una de las principales causas de falla prematura de los cojinetes. Las dos líneas centrales de rodamiento deben ser coaxiales dentro de:

Para un muñón de 1200 mm en un rodamiento de 1500 mm de largo:

La desalineación hace que el muñón se desplace en ángulo dentro del orificio del rodamiento, concentrando la carga en un extremo del rodamiento y creando una distribución de presión no uniforme en la superficie de Babbitt. El resultado es un desgaste acelerado en el extremo cargado y un eventual agrietamiento por fatiga de Babbitt.

Parte 5: Análisis del modo de falla del cojinete de muñón

5.1 Fatiga de Babbitt (agrietamiento y delaminación)

Apariencia: Grietas en la capa de Babbitt, que generalmente corren paralelas al eje del rodamiento o en un patrón de red. En casos avanzados, secciones de Babbitt se deslaminan de la carcasa de respaldo y circulan en el sistema de aceite (detectado mediante análisis de aceite o inspección de filtro).

Causas fundamentales:

• Presión de la unidad de rodamiento que excede el límite permitido (> 7 MPa): La sobrecarga del rodamiento más allá del límite de fatiga de Babbitt provoca tensión cíclica en la capa de Babbitt que inicia grietas. Más comúnmente causado por sobrecarga del molino (carga excesiva del medio de molienda) o por redistribución de carga debido al asentamiento de los cimientos.

• Defectos de unión de Babbitt: la unión deficiente entre la capa de Babbitt y la capa de respaldo crea concentraciones de tensión en la interfaz que inician la delaminación bajo carga cíclica. Causado por una preparación inadecuada de la superficie de la carcasa de respaldo antes del remetalizado.

• Fatiga térmica: los ciclos repetidos de arranque y apagado crean tensión térmica en la capa de Babbitt (Babbitt se expande y contrae más que el respaldo de acero debido a su mayor coeficiente de expansión térmica).

Acción correctiva:

• Verifique que el peso de la carga del molino no exceda el diseño; verifique el nivel del medio de molienda y la densidad del mineral

• Realice análisis de aceite e inspección de filtros para detectar partículas de Babbitt antes de una falla catastrófica.

• En el próximo apagado, inspeccione la superficie de Babbitt mediante examen visual y prueba de tinte penetrante (PT).

• Si las grietas cubren > 10 % de la superficie del rodamiento, programe el remetalado en la siguiente ventana de mantenimiento planificada.

5.2 Puntuación del diario (borrado)

Apariencia: Rayones longitudinales o manchas en la superficie del muñón y daño correspondiente a la superficie Babbitt. En casos severos, Babbitt se unta y se redistribuye a lo largo del diario.

Causas fundamentales:

• Colapso de la película de aceite durante la operación: causado por falla en el suministro de aceite (falla de la bomba, bloqueo de tubería, derivación del filtro), viscosidad del aceite demasiado baja (sobrecalentamiento del aceite o grado incorrecto) o carga del rodamiento que excede la capacidad de la película hidrodinámica.

• Arranque sin aceite de elevación: El contacto metal con metal durante el arranque sin el sistema de aceite de elevación activado provoca la limpieza de la superficie Babbitt. Cada inicio sin protección elimina un espesor mensurable de Babbitt.

• Ingreso de contaminantes: Las partículas duras (escamas de laminación, sílice) en el aceite que son más grandes que el espesor de la película de aceite penetran la película y rayan tanto el muñón como las superficies Babbitt.

Acción correctiva:

• Verifique que el sistema de aceite de elevación esté funcional y activado antes de cada inicio del molino; esto no es negociable

• Verifique la temperatura, la presión y el caudal del suministro de aceite con las especificaciones de diseño.

• Mejore la filtración de aceite a 10 micrones absolutos si se sospecha contaminación

• Inspeccione la superficie del muñón en la próxima parada; las rayas menores (Ra < 1,6 μm) se pueden pulir in situ; Las puntuaciones severas requieren la eliminación y el reafilado del muñón.

5.3 Ataque corrosivo a Babbitt

Apariencia: Picaduras y grabados en la superficie de Babbitt, a menudo con una apariencia oscura o descolorida. Las picaduras se distribuyen a lo largo de la superficie de apoyo en lugar de concentrarse en un lugar específico (lo que las distingue del desconchado por fatiga, que es localizado).

Causas fundamentales:

• Aditivos EP/AW en el aceite: Los compuestos de azufre y fósforo en presión extrema o aditivos antidesgaste reaccionan con el estaño y el plomo en Babbitt, provocando corrosión química de la superficie del rodamiento. Esta es la causa más común de ataque corrosivo en los cojinetes de muñones de molinos; ocurre cuando se cambia la especificación del aceite sin verificar la compatibilidad con Babbitt.

• Contaminación por agua: el agua en el aceite (por fugas de agua de refrigeración o condensación) provoca la oxidación del componente de plomo en Babbitt, formando óxido de plomo que es más duro que la matriz de Babbitt y provoca desgaste abrasivo.

• Degradación ácida del aceite: El aceite severamente degradado (alto índice de acidez) ataca químicamente la superficie de Babbitt.

Acción correctiva:

• Cambie inmediatamente a un aceite mineral puro R&O (inhibido por óxido y oxidación) sin aditivos EP ni AW.

• Enjuague todo el sistema de lubricación con aceite limpio antes de rellenar

• Verifique si hay fugas de agua de refrigeración en el enfriador de aceite; realice una prueba de presión en el enfriador

• Implementar análisis de aceite periódicos (mínimo trimestral), incluido el índice de acidez, el contenido de agua y el análisis espectrométrico de metales.

5.4 Sobrecalentamiento del rodamiento

Apariencia: La temperatura del metal del rodamiento excede los 80 °C (punto de ajuste de disparo). La temperatura del suministro de petróleo aumenta. En casos severos, Babbitt se funde localmente (punto de fusión de Babbitt: base de estaño ≈ 240 °C; base de plomo ≈ 180 °C) y el metal fundido se expulsa del rodamiento.

Causas fundamentales:

• Tasa de flujo de aceite insuficiente: el flujo de aceite por debajo de la tasa de diseño reduce tanto la lubricación como el enfriamiento. Causado por desgaste de la bomba, filtros bloqueados o válvulas de aislamiento parcialmente cerradas.

• Incrustaciones en el enfriador de aceite: la acumulación de sarro en el lado del agua de refrigeración del enfriador de aceite reduce la transferencia de calor, lo que hace que aumente la temperatura del suministro de aceite.

• Holgura excesiva del rodamiento: un rodamiento desgastado con holgura excesiva permite que el muñón funcione con alta excentricidad, lo que reduce el espesor de la película de aceite y aumenta la generación de calor viscoso.

• Sobrecarga del molino: El exceso de medios de molienda o carga de mineral aumenta la carga del rodamiento más allá del diseño, aumentando la generación de calor en la película de aceite.

Acción correctiva:

• Verifique el caudal de aceite según las especificaciones de diseño: limpie o reemplace los filtros, verifique la salida de la bomba

• Limpiar el enfriador de aceite (lado del agua); descalcificar si es necesario

• Mida la holgura del rodamiento: si la holgura excede 1,5 veces el valor de diseño, programe la reparación

• Verificar que el peso de carga del molino esté dentro de los límites de diseño

5.5 Vibración e inestabilidad de los rodamientos (giro de aceite)

Apariencia: Vibración subsincrónica a aproximadamente 0,4–0,48 veces la frecuencia de rotación. La amplitud de la vibración aumenta con la velocidad y puede volverse autosostenida (látigo de aceite) a velocidades más altas.

Causas fundamentales:

• Torbellino de aceite: Inestabilidad hidrodinámica que ocurre cuando el centro del muñón orbita alrededor del centro del rodamiento a aproximadamente la mitad de la velocidad de rotación. Causado por una carga insuficiente del rodamiento en relación con su capacidad de carga: el muñón 'flota' en el centro del rodamiento en lugar de ser empujado hacia un lado por la carga.

• Holgura excesiva del rodamiento: Los rodamientos desgastados con holgura excesiva son más susceptibles a la inestabilidad por remolino de aceite.

• Baja presión de la unidad de rodamiento: Los rodamientos con carga ligera (presión de la unidad < 0,5 MPa) son propensos a girar el aceite.

Acción correctiva:

• Para los cojinetes de muñón de molino, el remolino de aceite es poco común debido a las cargas muy altas de los cojinetes; si ocurre, verifique que el cojinete esté realmente cargado (verifique si hay asentamientos en los cimientos que pueden haber reducido la carga en un cojinete).

• Considere un diseño de rodamiento precargado o un rodamiento con un perfil de orificio no circular (diámetro de limón, orificio de tres lóbulos) que proporcione estabilidad inherente.

• Mida y corrija la holgura del rodamiento si es excesiva.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre los rodamientos de metal blanco (Babbitt) y los rodamientos para muñones de molinos de bolas?

Los cojinetes hidrodinámicos de metal blanco (Babbitt) funcionan sobre una película de aceite presurizado que separa completamente el muñón de la superficie del cojinete; bajo lubricación hidrodinámica completa, no hay contacto metal con metal y prácticamente no hay desgaste. Son el estándar para molinos grandes (> 3,0 m de diámetro) porque pueden acomodar diámetros de muñón muy grandes (hasta más de 2000 mm) sin límite de tamaño práctico. Los rodamientos de elementos rodantes (rodamientos de rodillos esféricos) utilizan contacto rodante y son más sencillos de mantener, pero están limitados a aproximadamente 1100 mm de diámetro interior y tienen una menor tolerancia a la carga de impacto. Para grandes molinos SAG y de bolas en minería y cemento, los cojinetes hidrodinámicos de metal blanco son la única opción práctica.

P2: ¿Para qué número de Sommerfeld se debe diseñar un cojinete de muñón de molino?

El objetivo de diseño para funcionamiento continuo es S ≥ 0,30; esto garantiza una lubricación hidrodinámica completa sin contacto de metal con metal. Con S < 0,05 se rompe la película de aceite y comienza la lubricación límite (contacto metálico); esto es peligroso y no debe ocurrir durante el funcionamiento normal. El número de Sommerfeld es más crítico en el arranque (baja velocidad N) y bajo carga máxima. El sistema de aceite de elevación está diseñado específicamente para proteger el rodamiento durante el arranque cuando el número de Sommerfeld está por debajo del umbral hidrodinámico.

P3: ¿Por qué se deben evitar los aditivos EP (presión extrema) en el aceite para cojinetes de muñones de molino?

Los aditivos EP y AW (antidesgaste) contienen compuestos de azufre y fósforo que reaccionan químicamente con el estaño y el plomo del metal Babbitt, provocando picaduras corrosivas en la superficie del rodamiento. Este ataque corrosivo a menudo se diagnostica erróneamente como desgaste mecánico. La especificación de aceite correcta para los cojinetes de muñón de metal blanco es un aceite mineral puro R&O (inhibición de oxidación y herrumbre), ISO VG 100–220, según el cálculo del número de Sommerfeld, sin aditivos EP ni AW. Siempre verifique la compatibilidad del aceite con Babbitt antes de cambiar marcas o grados de aceite. 

P4: ¿Con qué frecuencia se debe activar el sistema de aceite de elevación?

El sistema de aceite de elevación debe activarse antes de cada arranque del molino, sin excepción. Cada arranque sin protección (sin aceite de elevación) provoca un desgaste Babbitt medible por el contacto de metal con metal durante el período de arranque. A lo largo de cientos de inicios, esto se acumula y produce una pérdida significativa de espesor de Babbitt. El sistema de elevación de aceite debe activarse de 2 a 5 minutos antes de la orden de inicio del molino y desactivarse automáticamente cuando el molino alcance el 50-70 % de la velocidad de operación. Verifique que la presión de aceite del gato esté dentro de las especificaciones (10–25 MPa) antes de cada arranque.

P5: ¿Cuál es el juego radial correcto para un cojinete de muñón de molino de bolas?

El juego radial recomendado es de 0,001 a 0,0015 × diámetro del muñón. Para un muñón de 1200 mm, esto proporciona un juego radial de 1,2 a 1,8 mm. El espacio libre en frío se debe establecer mayor que el objetivo de espacio libre en caliente para tener en cuenta la expansión térmica del muñón; para un muñón de acero de 1200 mm que funciona a 60 °C por encima de la temperatura ambiente, la expansión térmica reduce el espacio libre en aproximadamente 0,86 mm. Mida la holgura utilizando la técnica del cable conductor durante la instalación y después de cada reparación. Si el espacio libre medido excede 1,5 veces el valor de diseño, programe la reparación.

P6: ¿Cómo puedo detectar la fatiga de Babbitt antes de una falla catastrófica?

Los métodos de alerta temprana más eficaces son: (1) Análisis de aceite : el análisis espectrométrico detecta partículas de estaño y plomo en el aceite debido al desgaste de Babbitt antes de que se produzcan daños visibles; programar un análisis de aceite mínimo trimestral; (2) Inspección del filtro : inspeccione el elemento del filtro de aceite en cada cambio de filtro en busca de partículas metálicas; Las partículas de Babbitt son suaves y plateadas; (3) Monitoreo de vibraciones : los acelerómetros en la carcasa del cojinete detectan cambios en la firma de vibración a medida que se deteriora la condición de la superficie de Babbitt; (4) Tendencia de la temperatura del rodamiento : un aumento gradual en la temperatura del metal del rodamiento durante semanas indica un aumento de la fricción debido a la degradación de la superficie de Babbitt.

Yile Machinery: rodamientos de muñón personalizados y componentes de molino

Yile Machinery suministra componentes de cojinetes de muñón personalizados, casquillos de cojinetes y herrajes de molino asociados para molinos de bolas, molinos SAG, molinos de barras y hornos rotatorios en aplicaciones de cemento, minería y procesamiento de minerales.

Nuestras capacidades de suministro de cojinetes de muñón:

• Semicojinetes revestidos con Babbitt: Babbitt con base de estaño (Grado 1 y Grado 2) y Babbitt con base de plomo; diámetros de carcasa de 400 mm a 2000 mm; perforado con precisión a ±0,01 mm después del remetalado

• Semicojinetes de soporte de cojinetes: Hierro fundido o acero fabricado; diámetro interior y diámetro exterior mecanizados con precisión; Bolsa de aceite de elevación mecanizada según las especificaciones.

• Muñones (extremos del eje): acero de aleación forjado 42CrMo4; rectificado a Ra ≤ 0,4 μm; endurecido a 200–300 HB

• Cajas de cojinetes: Acero fundido o fabricado; aburrido de precisión; conexiones de entrada/salida de aceite; puertos del sensor de temperatura

• Servicio de remetalización: servicio completo de remoción Babbitt, preparación de superficies y revestimiento de casquillos de cojinetes desgastados o dañados.

• Documentación de ingeniería: cálculo del número de Sommerfeld; verificación del espesor mínimo de la película; especificación de holgura del rodamiento; revisión del diseño del sistema de aceite

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Para recibir una cotización, proporcione:

• ✅ Tipo de molino (molino de bolas / molino SAG / molino de barras) y diámetro del molino × longitud

• ✅ Diámetro y longitud del muñón (mm)

• ✅ Carga del rodamiento por muñón (kN) o peso total del molino

• ✅ Velocidad de funcionamiento del molino (rpm)

• ✅ Dimensiones existentes del casquillo del cojinete (OD, ID, longitud) o dibujo

• ✅ Se requiere grado Babbitt (base de estaño Grado 1 / Grado 2 / base de plomo)

• ✅ Holgura de rodamiento requerida (o especificación OEM)

• ✅ Cantidad y fecha de entrega requerida

• ✅ Casquillos de cojinete desgastados o dañados disponibles para ingeniería inversa

Correo electrónico: jasmine@yileindustry.com

Enviar solicitud de cotización: www.yilemachinery.com/contactus.html

El cálculo del número de Sommerfeld y la revisión del diseño del sistema de aceite se proporcionan con cada pedido de cojinetes de muñón. Plazo de remetalización: 2 a 4 semanas para tamaños estándar.

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