Los anillos de protección de los rodamientos ayudan a la planta de cemento a aumentar el tiempo de actividad

Parecía como si nada pudiera detener los chillidos. No es que el enorme molino de bolas de Monarch Cement Company no fuera ya ruidoso. Impulsado por un motor de 5.000 caballos de fuerza, pulveriza 100 toneladas de clinker (una mezcla quemada de piedra caliza y pizarra) por hora. Pero los chillidos no eran lo que Randy Riebel quería oír. Como supervisor eléctrico en la planta de Monarch en Humboldt, Kansas, sabía que el ruido significaba que los cojinetes del motor estaban funcionando, de nuevo.

De hecho, el sonido del daño crónico de los rodamientos era demasiado familiar en la planta, que tiene capacidad para producir 1,3 millones de toneladas de cemento al año. Desde 2001, cuando el molino de bolas era nuevo, los cojinetes del motor se habían reemplazado tres veces.

“Seguimos engrasando esos cojinetes, pero seguían chirriando”, recuerda Riebel. “Sabíamos que si esperábamos demasiado, las paredes de la pista de rodamiento se ondularían como lo habían hecho en el pasado, y no esperábamos otro reemplazo debido a todos los gastos y el tiempo de inactividad. Se necesitan al menos 10 días para arrancar ese motor; es una producción importante. A veces tenemos que contratar ayuda, alquilar un polipasto para ponerlo en un camión y llevárselo para reconstruirlo. Así que esta vez (verano de 2009), decidí probar algo más ”.

El "algo más" era el anillo de protección de cojinetes AEGIS iPRO, fabricado por Electro Static Technology (EST), con sede en Maine. Al canalizar de forma segura las corrientes eléctricas dañinas desde los cojinetes a tierra, el iPRO extiende la vida útil de los motores y generadores de media tensión, mejorando así la fiabilidad de todos los sistemas en los que se utilizan. Está disponible en una variedad de tamaños para adaptarse a ejes de generador / motor de hasta 30 pulgadas de diámetro.

Sin mantenimiento, el AEGIS iPRO es ideal para motores de voltaje medio que impulsan bombas, compresores, mezcladoras, trituradoras, transportadores y otra maquinaria utilizada en minería, procesamiento de alimentos, tratamiento de aguas residuales, refinación petroquímica y muchas otras aplicaciones de alta corriente. El iPRO también protege los cojinetes de los generadores tanto en los sistemas de generación de energía de servicios públicos como en el sitio.

Riebel había estado discutiendo los daños de los cojinetes eléctricos con Scott Wilkins, gerente de operaciones del taller de motores de Independent Electric Machinery Company (IEMCO), un taller local de reparación de equipos y motores. Wilkins recomendó el iPRO, y Riebel hizo que IEMCO instalara dos de ellos en el motor del molino de bolas. Mientras que para la mayoría de los motores grandes, EST recomienda instalar un iPRO en el extremo del variador y aislamiento en el lado opuesto al variador, para algunos motores grandes, especialmente aquellos que no tienen aislamiento diseñado en ellos o donde el aislamiento no se puede instalar fácilmente, EST recomienda instalar iPRO anillos tanto en el extremo de transmisión como en el extremo no impulsor del motor.

Riebel y Wilkins eligieron el modelo de anillo dividido iPRO, que está diseñado para facilitar las modificaciones en el campo. Las mitades de acoplamiento de cada iPRO se instalaron alrededor del eje del motor sin necesidad de desacoplar el motor del molino.

Una empresa familiar fundada en 1906, IEMCO vende, da servicio, repara y prueba motores, generadores, montacargas, soldadores y aparamenta de distribución eléctrica. La oficina principal de IEMCO en Kansas City, Kan., Tiene un taller de maquinaria completamente equipado. La compañía también cuenta con otros cinco centros de servicios en la región. Debido a que trabajan con motores grandes de forma rutinaria, el personal de IEMCO es muy consciente de los daños graves que las corrientes del eje pueden causar a los cojinetes del motor.

Mitigación de daños en cojinetes eléctricos
Si no se desvían, los voltajes del eje pueden descargarse a través de los cojinetes, picando las bolas y las paredes de la pista. Sin protección a largo plazo de los cojinetes, las picaduras concentradas a intervalos regulares a lo largo de la pared de la pista pueden causar crestas similares a tablas de lavar llamadas estrías, una fuente de ruido y vibración. El resultado final es una falla del motor.

Irónicamente, algunos productos diseñados para proteger los cojinetes, como las escobillas de puesta a tierra con resorte convencionales, requieren un mantenimiento extenso. Otros, como el aislamiento y los cojinetes de cerámica, pueden provocar daños en los equipos conectados.

Para aumentar la tasa de transferencia de electrones, toda la circunferencia interior del iPRO está revestida con múltiples filas de microfibras conductoras. Bloqueadas de forma segura en el canal AEGIS FiberLock patentado del anillo, estas microfibras rodean completamente el eje del motor, proporcionando millones de puntos de descarga para corrientes de eje dañinas y creando el camino de menor resistencia que desvía de forma eficaz estas corrientes de los cojinetes a tierra. Las microfibras en sí están especialmente diseñadas para brindar una flexibilidad excepcional para evitar roturas y garantizar que el anillo dure toda la vida útil del motor. Debido a que prolonga la vida útil de los cojinetes, motores y sistemas impulsados ​​por motores, el iPRO califica como tecnología sostenible según el Programa Federal de Administración de Energía.

Un problema persistente y generalizado
Los contratistas y las tiendas minoristas de mejoras para el hogar en seis estados del medio oeste dependen de la planta Monarch, que envía cemento por camión y tren a sus terminales en Des Moines, Iowa, y Dodge City, Kansas. Las terminales distribuyen el cemento a 13 Subsidiarias Monarch, que lo comercializan en sus respectivas áreas. Parte del cemento se vende a granel, parte en sacos. Y, una parte es procesada por las subsidiarias, que fabrican productos de construcción o agregan piedra y arena para producir concreto premezclado.

Cuando se fundó Monarch en 1908, se cargaron a mano trozos de piedra caliza volada ("roca de tiro") de hasta 4 pies de ancho en carros tirados por mulas. Ahora, esta piedra caliza es movida por enormes cargadores frontales, camiones volquete de 50 toneladas y transportadores para ser procesada por una serie de trituradoras, hornos y molinos controlados por computadora hasta que sea tan fina como el polvo facial.

La mayor parte de la maquinaria de procesamiento funciona con motores eléctricos y el problema del daño crónico de los rodamientos no se limita en modo alguno a los molinos de bolas de la planta. Muchos de los motores están controlados por variadores de frecuencia (VFD), que inducen corrientes adicionales de alta frecuencia en los ejes del motor. Un ventilador o un motor de bomba tiende a consumir menos energía si la entrada es modulada por un VFD, pero los beneficios de una mayor eficiencia se pierden si el motor se sigue averiando.

Tales averías eran dolores de cabeza recurrentes para Riebel, pero debido a que los dos anillos AEGIS iPRO instalados en 2009 parecen estar protegiendo los cojinetes del motor del molino de bolas, desde entonces ha hecho que IEMCO instale el iPRO en nueve motores más que tuvieron que ser retirados de servicio.

Un ejemplo es un ventilador de ventilación de enfriamiento controlado por VFD donde el motor de 300 HP tuvo que ser reemplazado con frecuencia durante casi ocho años. Cada vez, el horno tenía que cerrarse durante al menos un día. Se quitó el motor viejo y el motor de repuesto reconstruido tuvo que alinearse y acoplarse.

“Enviaríamos el motor extraído para que lo reconstruyeran, pero luego de tres a seis meses después tendríamos que hacer lo mismo de nuevo”, dice Riebel. “Para el motor del ventilador de ventilación del enfriador, probamos el aislamiento en ambos cojinetes. Con el aislamiento, el motor duró dos años entre averías. La electricidad derivada podría haber dañado los cojinetes del ventilador. El aislamiento simplemente empuja el problema hacia el futuro. La electricidad tiene que ir a alguna parte si no está conectada a tierra. El iPRO le ha dado a este ventilador un nuevo comienzo ".

"Realmente no nos dimos cuenta de cuál era el problema", reflexiona Riebel. “No había mucha información disponible sobre daños en los rodamientos eléctricos. Sabíamos que los cojinetes fallarían y el motor se sobrecalentaría, pero no estábamos buscando por qué. Una y otra vez, simplemente enviamos el motor, lo reconstruimos y lo volvimos a poner en servicio. No conocíamos la causa raíz ".

Resuelto por una tecnología ecológica innovadora
Ahora es política de Monarch que IEMCO agregue el anillo iPRO en el taller siempre que se revise un motor de ventilador Monarch controlado por VFD. extrae aire calentado en el horno a través de un molino de rodillos para secar la piedra caliza y el esquisto durante el proceso de trituración en bruto. Otros motores que ahora tienen iPRO incluyen cuatro en los hornos de la planta, donde el aire entra y sale:dos motores de ventilador ID de 2,000 HP y dos motores de ventilador con cámara de filtros de 1,000 HP (colectores de polvo).

Además, debido a que una planta de cemento es un lugar muy polvoriento y muchos motores están al aire libre, Monarch ha comenzado a especificar que algunos de sus nuevos motores deben venir equipados con el anillo de puesta a tierra del eje del aislador de cojinetes SGR de servicio severo AEGIS, otro producto de tecnología electroestática. Al igual que en el iPRO, las microfibras conductoras aseguradas del AEGIS Severe-Duty SGR rodean completamente el eje del motor para una conexión a tierra eficiente, pero este modelo tiene un sello de aislamiento sin contacto IP56 incorporado para brindar protección adicional contra el polvo, el agua y otros contaminantes.

El gerente de mantenimiento de Monarch, Mark Pily, autorizó la compra del primer motor de la planta con un SGR de servicio severo instalado de fábrica, después de consultar con Wilkins de IEMCO. Al momento de escribir estas líneas, un motor de compresor de aire de 200 HP es el único motor de este tipo en funcionamiento en la planta.

“Queremos mantener limpios los cojinetes porque empujamos el motor con mucha fuerza”, explica Riebel. “Por lo general, perdemos ese motor debido a una falla en el devanado. Creo que la mayor parte de eso se debe a que los rodamientos comienzan a fallar, lo que hace que el motor se sobrecargue ”.

Una pizca de prevención
Usando una sonda de voltaje y un osciloscopio, Riebel toma periódicamente lecturas de voltaje del eje en todos los motores de la planta con anillos de puesta a tierra. Está satisfecho con los resultados porque las lecturas son bajas, lo que indica que los anillos han reducido los voltajes del eje potencialmente dañinos.

Riebel también otorga una alta calificación al servicio que la planta ha recibido de IEMCO:“En mi opinión, son, con mucho, el mejor taller con el que hemos trabajado, y hemos trabajado con la mayoría de los talleres de la zona. Scott (Wilkins) está realmente involucrado. Realmente es un tipo de persona que hace las cosas bien a la primera ".

El tiempo dirá exactamente cuánto dinero ahorrarán los anillos a Monarch en general, pero Riebel está convencido de que el AEGIS iPRO proporciona una protección de cojinetes eficaz y a largo plazo que reduce los costos de tiempo de inactividad y mantenimiento del motor.

“Hasta ahora, todo va bien”, dice. "En los 5.000 caballos de fuerza, dado que el último juego de cojinetes solo duró un año, es probable que ya hayamos notado problemas, pero no hemos tenido ninguno, no hay chillidos".

Para obtener más información, comuníquese con:John Shepherd, gerente de ventas regional del Medio Oeste, Electro Static Technology, Loveland, OH 45140. Puede llamar al 513-417-1161, enviar un correo electrónico a [email protected] o visitar www.est-aegis.com .

Figura 1. Planta de Monarch Cement Company en Humboldt, Kansas.

Figura 2. El molino de bolas donde se instalaron los dos primeros anillos de puesta a tierra en la planta de Monarch Cement Company. Los cojinetes del motor de 5000 HP del molino fallaban regularmente hasta que los voltajes dañinos fueron desviados por un anillo de protección de cojinetes AEGIS iPRO (inserto) en cada extremo del motor. Estas modificaciones en el sitio se lograron sin la necesidad de desacoplar el motor del molino, gracias al uso de una versión de anillo dividido del iPRO.

Figura 3. Un anillo de protección de cojinetes AEGIS iPRO instalado en un retenedor de cojinetes interno en el taller de IEMCO como parte de una revisión del motor para la maquinaria de Monarch Cement Company.

Figura 4. Tras el éxito del anillo de protección de cojinetes AEGIS iPRO en su molino de bolas, Monarch Cement Company instaló el anillo en este motor de ventilador de cámara de filtros (azul) que también había requerido reemplazos frecuentes de rodamientos.