Determinación de la naturaleza de los modos de falla más comunes en engranes rectos.

Abstract

Los engranes son elementos fundamentales para el funcionamiento de las máquinas. Aunque su función fundamental es la transmisión de potencia, el uso de los engranes es muy común en la variación de velocidad de distintos mecanismos.

La mayor parte de los engranes son fabricados conforme a los sistemas de engranes estándar y generalmente cumplen con normas de distintas entidades como AGMA (American Gear Manufacturers Association), ASME (American Society of Mechanical Engineers) u otras en distintos países. Esta estandarización facilita el reemplazo de unidades dañadas e inclusive permite contar con un inventario de piezas de movimiento continuo.

Aunque para la transmisión de potencia es posible utilizar cadenas, fajas y poleas, el uso de engranes es el factor común en aplicaciones industriales y de alta potencia. La falla de engranes ocurre continuamente en la industria y genera pérdidas considerables por tiempo de producción y daño a otras piezas de la maquinaria. Cuando ocurre una falla de engrane, a no ser que la naturaleza del modo de falla sea identificado y se corrijan las causas, la falla seguirá presentándose continuamente.

La industria a nivel mundial está cambiando con respecto al mantenimiento de maquinaria. Anteriormente se practicaba mantenimiento puramente correctivo, ahora, se aplican prácticas preventivas e incluso predictivas para maximizar el rendimiento de las plantas y optimizar la producción. Como parte de estas nuevas corrientes de mantenimiento, ahora se hace una distinción entre el departamento de mantenimiento y el departamento de ingeniería. Es en este último, donde los ingenieros analizan las distintas fallas de los equipos y buscan hallar soluciones permanentes con la aplicación del conocimiento teórico y de la experiencia adquirida.

Las teorías de falla son muy útiles en el diseño de engranes y en la determinación de las cargas admisibles de determinado engrane. Cuando falla un engrane de una máquina en la industria, debe determinarse no solamente si se ha excedido la carga admisible del diente del engrane sino también deben considerarse otras causas comunes que conducen a la falla. Algunos modos de falla producen una dramática reducción en la vida útil del engrane aun cuando éste trabaja con cargas mucho menores a la admisible.

Una vez identificada la causa del problema, es posible determinar el curso de acción que debe seguirse, ya sea para eliminar el problema y reemplazar la pieza o llevar a cabo un análisis de otros elementos (exceso de calor, lubricante inadecuado, humedad, etc.) que afectan de manera indirecta la vida útil del engrane.

La prevención de futuras fallas en elementos de maquinaría es fundamental para la productividad de una planta. Debido a que los engranes son elementos muy comunes en la maquinaria industrial, el Ingeniero de Planta o el Gerente de Producción necesitan contar con una guía práctica para la determinación de la naturaleza de los modos de falla de los engranes, para corregir los problemas que se presenten en su maquinaria.

En la mayoría de los casos es posible identificar el modo de falla por medio de una inspección visual del elemento que ha fallado y de su entorno. Una vez identificado el modo de falla, es posible plantear hipótesis que guíen a la solución del problema.