Estudio de caso: Cómo el promedio síncrono descubrió una falla en el piñón de un reductor de baja velocidad

En una gran planta de la industria papelera, un reductor de baja velocidad con un piñón de 23 dientes que accionaba una corona de 132 dientes generaba partículas de hierro en su aceite lubricante. El supervisor de mantenimiento necesitaba identificar la fuente de contaminación antes de que la máquina sufriera una falla catastrófica.

Descripción del reductor

El reductor contaba con un piñón de 23 dientes en el eje de entrada, una corona de 132 dientes y una segunda corona idéntica. Ambos estaban montados sobre dos rodillos de acero de 24 pulgadas. Las coronas de salida giraban a 52 rpm, mientras que el piñón lo hacía a 302 rpm (ver Figura 1).

Figura 1. Relaciones de velocidad del reductor

Investigación inicial

El análisis de aceite reveló partículas de hierro, pero los espectros de vibración tomados cerca de los rodamientos no mostraban tonos de rodamiento. La sospecha recayó en los propios engranajes, lo que motivó un análisis más profundo para aislar el componente defectuoso.

Promedio síncrono: La herramienta de diagnóstico

El promedio síncrono, aunque es una técnica consolidada, se utiliza raramente en diagnósticos industriales. Al sincronizar la captura de vibración con la rotación del engranaje mediante un disparador derivado de un tacómetro, se aísla la firma vibratoria de un solo engranaje mientras se suprimen las señales de otros elementos de la máquina.

Los ajustes clave incluyeron una longitud de registro ligeramente superior a una revolución del engranaje y un gran número de promedios (90 en este caso) para garantizar la claridad (ver Figura 3).

Figura 3. Configuración del promedio

Resultados

Mientras que ambas coronas mostraban formas de onda limpias y sin defectos, la señal promediada del piñón reveló una región pronunciada y ruidosa donde el engranaje con la corona era irregular (ver Figura 4).

Figura 4. Defecto del piñón revelado por el promedio

Inspección física

A pesar del escepticismo del jefe de mantenimiento, dado el historial de 20 años de operación del reductor, se retiró una placa de acceso. La inspección mostró un chavetero severamente desgastado en el eje del piñón, permitiendo que el engranaje se desplazara aproximadamente medio diente. El juego visible y el descascarillado en el orificio del piñón confirmaron la causa mecánica raíz de la contaminación (ver Figuras 5-7).

Figura 5. Descascarillado en el orificio del piñón

Figura 6. Desgaste por abrasión en los dientes del engranaje

Figura 7. Detalle del borde de diente dañado

Resolución

El fabricante del reductor confirmó que el ajuste por interferencia entre el piñón y el eje era demasiado flojo, una condición que puede desarrollarse durante la instalación. El piñón y el eje fueron reemplazados de inmediato para evitar una falla catastrófica. La intervención exitosa reforzó el valor de la monitorización de vibraciones en la planta.

Conclusiones clave

• El promedio síncrono es una técnica potente, pero infrautilizada, para aislar firmas de vibración específicas de engranajes.
• Incluso equipos de larga trayectoria pueden albergar defectos latentes que se hacen evidentes mediante análisis dirigido.
• El diagnóstico rápido y la acción correctiva pueden ahorrar tiempos de inactividad y costos de reparación significativos.

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