Modernización de unidades rotativas: sustitución de rodamientos obsoletos por soluciones con retenes sin mantenimiento

Introducción

Las empresas industriales ucranianas enfrentan la necesidad de aumentar la eficiencia energética y reducir los costos operativos. Los equipos obsoletos de la época soviética o de los primeros años de la independencia suelen estar equipados con cojinetes abiertos con lubricación periódica manual o centralizada. Estos diseños requieren un seguimiento constante, consumen un exceso de energía debido al aumento de la fricción y, a menudo, fallan debido a la contaminación por aceite. Las normas europeas modernas de eficiencia energética, en particular las directivas de la UE sobre diseño ecológico, que están cada vez más integradas en el marco regulatorio ucraniano a través de regulaciones técnicas, requieren la minimización de las pérdidas por fricción y la reducción del tiempo de inactividad no planificado. La modernización de los conjuntos giratorios mediante el cambio a conjuntos de rodamientos sellados de por vida es un paso fundamental para optimizar la producción.

El principal argumento de los ingenieros conservadores es el siguiente: "El equipo antiguo todavía funciona, ¿por qué cambiar algo que no se ha estropeado?". Sin embargo, este enfoque es defectuoso desde la perspectiva del costo total de propiedad (TCO). Los rodamientos abiertos requieren paradas regulares de línea para mantenimiento, costos de lubricante y conllevan el riesgo de fallas catastróficas debido al factor humano en la lubricación. Los ingenieros de UNITEC-D GmbH se enfrentan diariamente a la tarea de suministrar componentes fiables a las fábricas ucranianas, donde las paradas de las líneas tecnológicas cuestan miles de euros por hora.

Evaluación de sistemas heredados

Antes de tomar una decisión sobre la modernización, el servicio de ingeniería de la empresa está obligado a realizar una auditoría de las unidades existentes. Es necesario evaluar el estado de los asientos, la presencia de fugas de aceite y la naturaleza de las cargas. A continuación se detallan los criterios de evaluación para conjuntos de rodamientos abiertos obsoletos:

La evaluación de la condición también incluye el análisis de las condiciones ambientales. En las fábricas de cemento, en las empresas del complejo minero y de beneficio, así como en las plantas de tratamiento de agua, el polvo abrasivo y la humedad son los principales factores destructivos para los sistemas abiertos. En tales condiciones, los nodos cerrados se convierten en la única solución técnicamente razonable.

Alternativas modernas

El punto de referencia de una solución de ingeniería moderna para cargas medias son las unidades de vivienda cerradas, por ejemplo, la línea SKF FYTB 35 TF. Este conjunto consta de una carcasa de hierro fundido sobre patas y un rodamiento de bolas insertado con un eficiente sistema de sellado. La siguiente tabla muestra una comparación de la solución anterior (carcasa extraíble con cojinete abierto y sello del prensaestopas) con un análogo moderno.

Cálculo del retorno de la inversión (ROI)

Para justificar la inversión ante la dirección de la empresa, realizaremos un cálculo detallado de la recuperación de la inversión utilizando el ejemplo de una planta ucraniana para la producción de materiales de construcción. Se está considerando la sustitución de 10 unidades de accionamiento de cintas transportadoras obsoletas.

• Número de nodos: 10 uds.
• El coste de un kit moderno (por ejemplo, SKF FYTB 35 TF): 180 EUR. Inversión total para la compra: 1.800 EUR.
• Gastos de instalación y parada de la línea: 500 EUR.
• Costes totales de inversión (CapEx): 2.300 euros.

Ahorro en mantenimiento y consumo de energía por año:

1. Reducción de costes por lubricante constante y mano de obra (reducción de horas de mano de obra para inyección y limpieza): ahorro de 650 EUR/año.
2. Exclusión de paradas de emergencia por bloqueo de rodamientos (2 accidentes al año, 4 horas de inactividad cada uno, pérdidas por falta de producto – 1.200 EUR/hora): ahorro de 9.600 EUR/año.
3. Reducción del consumo de energía gracias a la menor resistencia de las juntas de nueva generación (reducción del 1,5% de la carga en el motor de accionamiento de 15 kW, 7.000 horas de funcionamiento al año, coste de electricidad 0,15 EUR/kWh): ahorro de 236 EUR/año.

El ahorro anual total es: 650 + 9.600 + 236 = 10.486 EUR. El período de recuperación se calcula según la fórmula:

Período de retorno de la inversión = (CapEx / Ahorro anual total) * 12 meses = (2300 / 10 486) * 12 = 2,6 meses.

La inversión se amortiza en menos de tres meses, después de lo cual la empresa obtiene un beneficio neto y una mayor fiabilidad de la línea.

Plan de implementación

Para minimizar el impacto de la modernización en el proceso de producción, el trabajo se lleva a cabo según un plan claro paso a paso:

1. Planificación y auditoría: Fijación de parámetros geométricos de ejes, verificación de diámetros (tolerancia h6 o j7 para rodamientos modernos), coordinación de ventanas de reparación planificadas.
2. Suministro de componentes: Adquisición de componentes certificados a través de proveedores confiables como UNITEC-D GmbH, que garantiza la originalidad de los productos y la disponibilidad de la documentación adjunta según la norma EN ISO 9001.
3. Desmontaje y preparación: Detener la línea, retirar los conjuntos viejos, limpiar a fondo el cuello del eje de productos de desgaste y corrosión, comprobar el descentramiento del eje (el descentramiento permitido no supera los 0,03 mm).
4. Montaje: Instalación de nuevos conjuntos (p. ej. SKF FYTB 35 TF) sin desmontaje previo de la carcasa, alineación con sistemas de alineación láser según normas ISO.
5. Trabajos de puesta en marcha: Control de arranque en ralentí, comprobando el nivel de vibración y control térmico de la temperatura de las carcasas durante las 4 primeras horas de funcionamiento.

Dificultades técnicas y su solución.

Durante la modernización, los ingenieros a menudo se enfrentan a ciertas dificultades. Los más comunes son:

• Desgaste del cuello del asiento del eje: Si el rodamiento viejo fue provocado en el eje, el asiento tiene microdefectos. Solución: procesamiento mecánico del eje con socavado y aplicación de compuestos reparadores poliméricos o pulverización térmica seguido de rectificado hasta un diámetro nominal de 35 mm.
• Inconsistencia de los orificios de montaje: Las distancias entre centros de las cajas domésticas antiguas pueden diferir de las de sus contrapartes ISO europeas. Solución: uso de placas de transición o perforación de nuevos orificios en el marco con cálculo preliminar de cargas según estándares DSTU.

Investigación temática (estudio de caso)

Objeto: Cinta transportadora de la línea de suministro de materia prima en una planta de cemento en Ucrania.

Problema: Fallo de las unidades de rodamientos abiertos cada 3 o 4 meses debido a la entrada de polvo de clinker. La pulverización regular no funcionó porque el abrasivo se mezcló con la grasa y actuó como una pasta que desgastaba los ejes.

Solución: Reemplazo completo de conjuntos abiertos con conjuntos de carcasa SKF FYTB 35 TF con sellos integrados de alto rendimiento.

Resultados (KPI después de 12 meses de funcionamiento):

• El MTBF aumentó de 2500 horas a más de 35 000 horas (sin fallas en un año).
• Los costes de mantenimiento se han reducido en un 100% en este ámbito (eliminación total de la lubricación periódica).
• Las líneas ociosas por problemas mecánicos disminuyeron de 32 horas anuales a 0 horas.

Aceptación y validación

Una vez finalizada la instalación de las unidades de rotación, se realiza el control de aceptación de acuerdo con la normativa vigente. La medición de vibraciones se realiza de acuerdo con los requisitos de DSTU ISO 10816. La temperatura del conjunto de rodamientos se estabiliza después de 2 a 3 horas de funcionamiento bajo carga y no debe exceder los 65 °C a una temperatura ambiente de 20 °C. Se emite un acta de validación técnica, la cual es firmada por el ingeniero jefe de la empresa.

Conclusión

La transición de los obsoletos rodamientos abiertos a soluciones modernas sin mantenimiento con sellos integrados es un paso económicamente justificado para la industria ucraniana. La reducción de los costes de mantenimiento, la eliminación de los riesgos de paradas de emergencia y el ahorro de recursos energéticos garantizan un rápido retorno de la inversión. Para seleccionar componentes originales como SKF FYTB 35 TF y recibir asesoramiento de ingeniería profesional de los especialistas de UNITEC-D GmbH, visite el Catálogo electrónico de UNITEC-D.

Lista de referencias

1. Catálogo general SKF, Publicación 10000 EN, Rodamientos y soportes.
2. ISO 3228:2013 — Rodamientos — Soportes con bridas — Dimensiones límite y tolerancias.
3. DSTU ISO 10816-1:2005 — Vibración. Evaluación de vibraciones de máquinas mediante mediciones en piezas no giratorias.
4. Directiva de Ecodiseño de la UE 2009/125/CE sobre equipos que consumen energía.
5. Reglamento técnico de seguridad de máquinas (Resolución del Gabinete de Ministros de Ucrania No. 62).