INSOCOAT. rodamientos aislados eléctricamente

Transcripción

1 INSOCOAT rodamientos aislados eléctricamente

2 INSOCOAT la solución de SKF para prolongar la duración de los rodamientos en maquinaria eléctrica Qué son los rodamientos INSOCOAT? SKF ofrece rodamientos aislados eléctricamente, denominados INSOCOAT para evitar los daños ocasionados por corrientes eléctricas. Estos rodamientos están revestidos con un aislante eléctrico en el aro exterior (ejecución VL0241). El recubrimiento se puede aplicar en diámetros superiores a 80 mm, inclusive. Los recubrimientos del aro interior (ejecución VL2071) se pueden aplicar en diámetros de agujero iguales o mayores de 70 mm. Para dimensiones más pequeñas, recomendamos los rodamientos híbridos SKF. El recubrimiento consiste en una capa de óxido de aluminio (alúmina, Al 2 O 3 ) de 100 mm de espesor y se aplica mediante un proceso exclusivo empleando la tecnología de pulverizado de plasma. Rodamientos INSOCOAT con recubrimiento en el aro exterior ejecución VL0241 Motores industriales 2

3 Valor para el cliente Rodamientos INSOCOAT ofrecen dos funciones en un mismo componente: una función de rodamiento; aislamiento eléctrico. reducen el número de averías y mejoran el tiempo efectivo de la máquina. reducen los costes de mantenimiento. son la solución más económica en comparación con otras soluciones de aislamiento. están disponibles a nivel mundial gracias a la presencia de SKF en más de 130 países y distribuidores en todo el mundo. Coste total Rodamiento Aislamiento del Aislamiento INSOCOAT alojamiento del eje Rodamiento INSOCOAT Aislamiento del alojamiento, incluido el coste del rodamiento Aislamiento del eje, incluido el coste del rodamiento Los rodamientos INSOCOAT ofrecen una solución económica en comparación con otros métodos de aislamiento Motores de tracción Generadores 3

4 El recubrimiento del aro interior proporciona una mayor protección del rodamiento contra daños producidos por paso de corriente. La característica más importante es el aislamiento mejorado gracias a una menor superficie de aislamiento. Rodamiento INSOCOAT con recubrimiento en el aro interior ejecución VL2071 Ventajas técnicas El espesor estándar de 100 mm del recubrimiento evita la mayoría de los problemas de paso de corriente. SKF realiza pruebas para garantizar el riesgo de avería por tensión de ruptura a más de V DC. Las pruebas de laboratorio muestran que la tensión de ruptura se produce por encima de V DC. SKF garantiza una resistencia mínima de 50 MΩ a V DC. La técnica de pulverizado de plasma, combinada con el sofisticado acondicionamiento previo y posterior de los aros, ofrece una calidad excepcional del revestimiento. Los rodamientos INSOCOAT son tratados con un sellador exclusivo que asegura el aislamiento en ambientes húmedos. También es insensible al calor y a los agentes químicos. Los rodamientos INSOCOAT proporcionan mejor funcionamiento eléctrico y mecánico que otros métodos de aislamiento. SKF puede facilitar valores de los parámetros eléctricos relevantes para el rodamiento (capacitancia, impedancia). Ventajas adicionales Montaje y desmontaje simples. Los rodamientos INSOCOAT se deben manejar con las mismas precauciones que los rodamientos estándar. Se pueden aplicar ajustes de hasta p6 (VL2071) y P6 (VL0241). Proceso y equipo de pulverizado de plasma Dimensiones principales estándar de acuerdo con ISO 15:1998. Respetuosos con el medioambiente. Los rodamientos INSOCOAT son adecuados para todos los tipos de soportes. SKF tiene más de 20 años de experiencia en recubrimientos cerámicos. 4

5 El proceso de recubrimiento tecnología de pulverizado de plasma Esta tecnología exclusiva tiene las siguientes ventajas: El pulverizado de plasma es el proceso térmico de revestimiento más versátil produce un recubrimiento de alto rendimiento que proporciona durabilidad y fiabilidad. Con este proceso, el recubrimiento se aplica inyectando polvo de óxido de aluminio en una corriente de gas a alta temperatura. El gas plasma calienta el aislante en polvo a un estado fundido y lo pulveriza en partículas a altas velocidades. El pulverizado de plasma es extremadamente flexible y resulta ideal para producir una gran variedad de recubrimientos funcionales. Gama Puede encontrar la gama actual para maquinaria eléctrica y aplicaciones ferroviarias en la lista que se ofrece al final de esta publicación. Si no encuentra el producto que necesita en la gama estándar, por favor póngase en contacto con su representante local SKF. Placas de protección y retenes Algunos tamaños de rodamientos se pueden suministrar bajo pedido con escudo y obturaciones. Lubricación Es importante asegurar la lubricación apropiada mediante un engrase frecuente. Fuentes de corriente eléctrica El problema del paso de corriente a través de los rodamientos, ocasionando daños en la zona de contacto entre elementos rodantes y caminos de rodadura, se conoce desde hace casi 70 años. Además del daño en los elementos del rodamiento, también se suponía que la estructura del propio lubricante podría cambiar por influencia del paso de corriente. Todas las máquinas rotativas, tanto motores AC como DC así como generadores, pueden sufrir este fenómeno. Averías clásicas Con líneas de voltajes sinusoidales, la corriente del rodamiento se genera debido a asimetrías en el circuito magnético del motor. La distribución asimétrica de flujo dentro del motor induce un voltaje de eje axial, dando lugar a una corriente circulante de baja frecuencia que fluye a través de los rodamientos. La corriente en el rodamiento también se genera por cableados del motor asimétricos y sin blindar. Estas corrientes clásicas en los rodamientos son un problema, especialmente para grandes motores con un número bajo de pares de polos (por ejemplo, motores de dos polos). Tienen asimetrías de flujo mayores que los motores pequeños o los motores con muchos polos. Vu (Udc) Vv (Udc) ,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0, Corrientes de alta frecuencia Aparte de los voltajes y corrientes clásicos generados por el propio motor, se han observado nuevos efectos cuando el motor se alimenta desde un convertidor de modulación por anchura de impulso (PWM), (frecuencias de 3 a 16 khz). Se ha descubierto que los daños del rodamiento son ocasionados por un flujo de corriente de alta frecuencia (varios kilohercios varios MHz). La corriente se origina del denominado voltaje de modo común del convertidor de frecuencia. Otro origen de la corriente es la alta velocidad de conmutación de los transistores bipolares de puerta integrada (IGBT) que se utilizan dentro del convertidor. Los problemas surgen debido a tres tipos de corrientes: Corrientes de alta frecuencia en el eje a tierra Corrientes circulantes de alta frecuencia Corrientes de descarga capacitiva El motivo de los dos primeros tipos de corrientes es el voltaje de modo común en la salida del convertidor. El voltaje de modo común se produce debido a que la suma de los tres voltajes de fase no es igual a cero ( fig. 1 ). Además, el convertidor de frecuencia trata de simular un suministro de onda sinusoidal por señales PWM, que tienen una alta frecuencia de conmutación y unos impulsos muy pronunciados que ocasionan corrientes de descarga capacitiva. Fig ,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 1 Vw (Udc) ,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 1 Vcomún (Udc) ,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 Las tres fases y su suma voltaje de modo común tiempo (s) 5

6 Efectos de la corriente eléctrica a través del rodamiento Debido al paso de corriente eléctrica en la zona de contacto de los elementos rodantes y los caminos de rodadura se genera un calor que provoca la fusión local de la superficie metálica del rodamiento. Se forman cráteres en la zona de contacto y se transfieren partículas del material fundido, que se desprenden parcialmente. El material del cráter se reendurece y se vuelve mucho más frágil que el material original del rodamiento. Debajo de la capa reendurecida hay una capa de material recocido, que es más blando que el material circundante. Ennegrecimiento de la grasa Las descargas de corrientes también hacen que el lubricante del rodamiento cambie su composición y se degrade con rapidez. La elevada temperatura hace que reaccionen los aditivos y el aceite base, lo cual puede provocar calcinación o carbonización del aceite base. Los aditivos se agotarán más rápidamente. De este modo, el lubricante se endurece y se ennegrece ( fig. 4 ). Una descomposición rápida de la grasa es una avería típica resultante del paso de corriente. Fig. 2 Microcraterización Debido a que cada vez se emplean más los convertidores de frecuencia, la microcraterización es con diferencia el efecto más común del paso de corriente eléctrica. La superficie dañada se torna mate, caracterizada por marcas de pequeñas picaduras fundidas ( fig. 2 ). La superficie de los elementos rodantes y de los caminos de rodadura está cubierta por múltiples micro-cráteres. El tamaño de los cráteres es pequeño, principalmente de 5 a 8 mm de diámetro, con independencia de que estén en el aro interior, en el aro exterior o en un elemento rodante. La forma real de estos cráteres sólo se puede ver con un microscopio de gran potencia. La superficie mate de la bola es un signo de microcraterización Fig. 3 Surcos o tabla de lavar Se trata de marcas de múltiples líneas grises a través de los caminos de rodadura ( fig. 3 ). Tienen un aspecto brillante y fundido. La razón de estos surcos es una vibración por resonancia mecánica ocasionada por el efecto dinámico de los elementos rodantes cuando ruedan sobre cráteres más pequeños. Esto significa que los surcos no son un fallo primario producido por el flujo de corriente a través del propio rodamiento. Se trata de un daño secundario en el rodamiento que se hace visible sólo después de cierto tiempo y tiene su origen en los cráteres. Surcos o tabla de lavar en el camino de rodadura Grasa negra descolorida, afectada por descargas de corriente Fig. 4 6

7 Comportamiento eléctrico de los rodamientos INSOCOAT Hay que distinguir entre aplicaciones de corriente continua (DC) y alterna (AC). En las aplicaciones de corriente DC, el recubrimiento aislante actúa como una resistencia pura, donde la resistencia óhmica R de la capa de óxido de aluminio es la magnitud que importa. El voltaje de ruptura de la capa estándar es superior a V DC y la resistencia es mayor de 50 MW, lo cual proporciona un eficaz aislamiento del rodamiento. En aplicaciones AC, especialmente en accionamientos de velocidad variable (VSD), hay que considerar la impedancia del recubrimiento cerámico. La impedancia describe la relación entre el voltaje y la intensidad en circuitos AC. El valor de la impedancia depende principalmente de dos características eléctricas del recubrimiento: la resistencia óhmica y la capacitancia. La capacitancia debe ser lo más pequeña posible para neutralizar los efectos de las corrientes eléctricas de alta frecuencia. La impedancia del recubrimiento de óxido de aluminio puede ser modelada como una conexión en paralelo de una resistencia y un condensador. DC (corriente continua) AC (corriente alterna) Descripción de la rela- Resistencia R Impedancia Z ción voltaje-intensidad Comportamiento Resistencia Resistencia y condensador eléctrica en paralelo Unidad Ohmio [Ω] Ohmio [Ω], Faradio [F] Resistencia DC Garantizado más de 50 MΩ Impedancia AC El valor depende del tamaño del rodamiento y de la frecuencia Capacitancia AC Constante en el rango de frecuencias, el valor absoluto depende del tamaño de rodamiento Comportamiento eléctrico de rodamientos INSOCOAT en aplicaciones DC y AC Impedancia [kω] ,1 Fig Fig VL0241 Impedancia y capacitancia Impedancia medida como una función de la frecuencia 0, Frecuencia [Hz] La fig. 6 muestra un gráfico típico de la impedancia de un rodamiento rígido de bolas recubierto (recubrimiento en el aro exterior). La fig. 7 muestra un gráfico típico de la capacitancia de un rodamiento rígido de bolas recubierto (recubrimiento en el aro exterior). Fig 7 7,4 Capacitancia [nf] 7,2 7 6,8 6, VL0241 Capacitancia medida como una función de la frecuencia Frecuencia [Hz] 7

8 Más productos para un funcionamiento sin problemas Sus productos deberían funcionar impecablemente. Al menos durante el tiempo previsto preferiblemente incluso más. Para garantizarlo, hay tres requisitos básicos: Usar los rodamientos apropiados. Preferiblemente SKF. Móntelos correctamente. Son esenciales los conocimientos apropiados y las herramientas adecuadas para el trabajo. Asegurar el mantenimiento apropiado. Aquí, el factor esencial es el conocimiento de la técnica, además de emplear las herramientas y lubricantes apropiados. Por esta razón SKF, el líder no sólo en diseño y fabricación de rodamientos sino también en servicio mundial, así como los Concesionarios SKF ofrecen a los clientes la gama más completa de herramientas para ayudar a conseguir el máximo rendimiento. Calentadores de inducción y herramientas de montaje para preservar la calidad, extractores para un desmontaje fácil, instrumentos y software para la monitorización del estado de rodamientos y maquinaria. Además, una amplia gama de grasas de la mayor calidad para la lubricación de los rodamientos, con una calidad constante, para requisitos generales y específicos, disponibles en todo el mundo a través de la red de distribución SKF. Los rodamientos SKF añaden valor a su máquina, nuestras herramientas le facilitan el trabajo, y nuestra red de distribución, mediante el suministro de rodamientos de repuesto, herramientas y grasas, garantiza el compromiso de SKF con su negocio. SKF tiene una gama de grasas específicas para rodamientos que satisface todas las necesidades de aplicación 8

9 Equipo de medición de SKF Calentadores de inducción y placa de calentamiento eléctrico SKF Extractores SKF 9

10 El Grupo SKF una compañía mundial SKF es un Grupo internacional industrial que desarrolla sus actividades en 130 países y es el líder mundial en rodamientos. La compañía fue fundada en 1907, tras la invención del rodamiento de bolas a rótula por Sven Wingquist y, después de sólo unos años, SKF comenzó extenderse por todo el mundo. En la actualidad, SKF tiene unos empleados y más de 80 plantas de fabricación repartidas por todo el mundo. La red internacional de ventas incluye un gran número de compañías de ventas y unos distribuidores y minoristas. La disponibilidad en todo el mundo de productos SKF está respaldada por un extenso servicio de asesoramiento técnico. La clave del éxito ha sido un énfasis constante en mantener la calidad más alta de sus productos y servicios. La continua inversión en investigación y desarrollo también ha jugado un papel vital, cuyo resultado son muchos ejemplos de innovaciones que han marcado época. La actividad del Grupo son los rodamientos, retenes, acero especial y una extensa gama de otros componentes industriales de alta tecnología. La experiencia obtenida en estos diversos campos ha proporcionado a SKF la información y conocimientos técnicos esenciales tan necesarios para ofrecer a los clientes productos de la ingeniería más avanzada y un servicio eficiente. 10

11 El Grupo SKF es el primer fabricante de rodamientos reconocido por la ISO 14001, el estándar internacional de sistemas de gestión medioambiental. El certificado es el más exhaustivo de su clase y cubre más de 60 unidades de producción SKF en 17 países. El Centro de Investigación e Ingeniería SKF está situado en las afueras de Utrecht, Holanda. En una superficie de metros cuadrados, unos 150 científicos, personal de apoyo e ingenieros se dedican a mejorar el rendimiento de los rodamientos. Desarrollan tecnologías cuyo objetivo es conseguir mejores materiales, mejores diseños, mejores lubricantes y mejores retenes que juntos permitan mejorar el funcionamiento de un rodamiento en su aplicación. Aquí también es donde evolucionó la Teoría de la Vida SKF, permitiendo el diseño de rodamientos incluso más compactos y con una vida de servicio incluso mayor. SKF ha desarrollado el concepto Canal en las factorías de todo el mundo. Esto reduce drásticamente el plazo desde la materia prima hasta el producto final, así como de la obra en curso y los productos acabados en existencia. Este concepto permite un flujo de información más rápido y uniforme, elimina los cuellos de botella y evita pasos innecesarios en la producción. Los miembros del equipo de un Canal tienen los conocimientos y el compromiso necesarios para compartir la responsabilidad y lograr los objetivos en áreas tales como calidad, plazo de entrega, flujo de producción, etc. SKF fabrica rodamientos de bolas, rodamientos de rodillos y cojinetes lisos. Los más pequeños tienen un diámetro de sólo unos milímetros y los más grandes, varios metros. SKF también fabrica retenes que previenen al rodamiento de la suciedad y evitan fugas de lubricante. Las filiales de SKF, CR y RFT S.p.A., están situadas entre los mayores fabricantes del mundo de retenes. 11

12 SKF e INSOCOAT son marcas registradas del Grupo SKF. Copyright SKF 2003 El contenido de este publicación es propiedad de los editores y no puede reproducirse (incluso parcialmente) sin autorización. Se ha tenido el máximo cuidado para garantizar la exactitud de la información contenida en esta publicación, pero no se acepta ninguna responsabilidad por pérdidas o daños, ya sean directos, indirectos o consecuentes, que se produzcan como resultado de dicha información. Publicación 5225 Sp Impreso en Suecia en papel ecológico sin cloro (Multiart Silk) por Sandstens Tryckeri AB.