Cojinetes diseñados para líquidos abrasivos

Las partículas en el agua de una planta de producción central en Kansas City, EE. UU., provocaban fallas en los bujes después de 30 meses. Se sugirió como reemplazo un material de cojinete autolubricante a base de caucho natural. El resultado fue un período de cinco años sin problemas de rendimiento y un ahorro estimado de aproximadamente US$60.000.

Trigen-Kansas City Energy Corporation es una empresa de Veolia. Cogenera electricidad y proporciona vapor producido centralmente y agua fría a clientes en el distrito central de negocios de Kansas City, Missouri, EE. UU. Una bomba de turbina vertical Floway VU captura hasta 24 000 galones de agua por minuto del río Missouri cargado de sedimentos para alimentar enfriadores y generadores de vapor. En el pasado, las partículas en el agua hacían que los casquillos de goma con respaldo de bronce fallaran después de aproximadamente 30 meses.

JCI Industries, un proveedor local de servicios de reparación de bombas y motores eléctricos con sede en Kansas City, sugirió cambiar a Graphallast, un material de rodamiento autolubricante a base de caucho natural fabricado exclusivamente por Graphite Metallizing. Graphallast es especialmente adecuado para el funcionamiento continuo cuando se sumerge en líquidos que contienen abrasivos como arena y aguas residuales. Estos nuevos casquillos funcionaron sin problemas durante cinco años. En ese momento, se retiraron durante el mantenimiento programado y no mostraron signos de desgaste. Se tomó la decisión de reemplazar los bujes a pesar de la falta de desgaste. JCI calcula que los nuevos bujes Graphallast ahorraron US$60,000 al eliminar la necesidad de reemplazar bujes y ejes.

Trigen-Kansas City atiende aproximadamente a 60 clientes en el distrito comercial central con más de 4 millones de pies cuadrados de espacio comercial. La capacidad de producción de la empresa para Kansas City incluye 1,3 millones de libras de vapor por hora, 10.200 toneladas de agua fría y 5 megavatios de capacidad de generación eléctrica. La empresa opera una red de 6,5 millas de vapor y 1,5 millas de tuberías de distribución de agua fría.

JCI presta servicios a una amplia gama de mercados, incluidos los sectores municipal, alimentario, químico, petrolero, de servicios públicos y de procesos en general. JCI mantiene más de $2.5 millones en su inventario que incluye bombas, motores, kits de reparación y repuestos OEM.

Cuando la bomba se instaló originalmente, los ingenieros de JCI y Trigen-Kansas City especificaron bujes de goma con respaldo de bronce para las bombas verticales de una sola etapa Floway Modelo VU. La bomba VU de 52 pies es una bomba de turbina única de acoplamiento cerrado con un cabezal fabricado que descarga sobre el suelo. El extremo de entrada de la bomba está sumergido siete pies en el río. Su capacidad varía hasta 35.000 galones por minuto (7.950 m3/h) y está clasificado para una presión de hasta 200 lbs/in2 (13,8 bares).

Originalmente, esta bomba estaba equipada con material de cojinete de caucho en el eje de transmisión y en los bujes del tazón. Estos casquillos están diseñados para líquidos abrasivos, pero aun así no proporcionaron una vida útil satisfactoria en esta aplicación. JCI utiliza equipos de monitoreo de vibraciones para ayudar a identificar los primeros signos de desgaste de los bujes para que puedan reemplazarse antes de que causen daños importantes a la bomba. Este equipo de monitoreo indicó consistentemente que los casquillos de goma utilizados anteriormente deben reemplazarse aproximadamente 30 meses después de la instalación.

Reemplazar los bujes fue una operación importante debido a la probabilidad de dañar otros componentes críticos. Cuando los cojinetes fallaron, fue necesario sacar la bomba, lo que requirió quitar el techo de la caseta de bombas y contratar una grúa para levantar la bomba. Luego, los técnicos inspeccionaron toda la bomba en busca de desgaste y daños y, por lo general, tenían que reemplazar los ejes, mecanizar las bridas y verificar los ajustes. El costo de todo el proceso fue típicamente de alrededor de US$60.000.

El reemplazo de los cojinetes también dejó la bomba fuera de servicio durante varias semanas. Trigen opera una bomba de repuesto y, durante la mayor parte del año, una bomba es suficiente para dar servicio a los clientes de la empresa. Sin embargo, durante la temporada alta de refrigeración en julio y agosto y la temporada alta de calefacción en enero y febrero, la demanda puede exceder la capacidad de una sola bomba. Para Trigen era importante detectar los problemas de desgaste de los rodamientos con suficiente antelación para poder realizar el trabajo necesario fuera de las temporadas altas.

"Hemos utilizado bujes de Graphite Metallizing en una amplia gama de aplicaciones con excelentes resultados", dijo un gerente de servicio de JCI. "Nuestra primera experiencia con la empresa fue cuando usamos casquillos fabricados con su material Graphalloy en las bombas de las refinerías. La refinería ocasionalmente experimentaba alteraciones que destruyeban los cojinetes metálicos convencionales debido a la excoriación o la corrosión. Graphalloy proporciona un coeficiente de fricción constante y bajo, es autolubricante, no irritante y brinda resistencia al choque térmico para proteger contra fallas catastróficas. Los cojinetes Graphalloy eliminaron las fallas catastróficas y brindaron una vida útil mucho más prolongada en estas aplicaciones".

Más tarde, JCI se enteró de Graphallast, un material de rodamientos autolubricante a base de caucho natural que sobrevive a las condiciones de funcionamiento en seco que destruyen los rodamientos convencionales de caucho y plástico. El material permite espacios reducidos entre el cojinete y el eje para mejorar la estabilidad del rotor y reducir los niveles de vibración. Resistente, duro y elástico, el material del cojinete es especialmente adecuado para un funcionamiento continuo cuando se sumerge en líquidos que contienen abrasivos.

JCI propuso usar el material Graphallast GM 801 en la aplicación de la bomba. Se obtuvieron las dimensiones y los ingenieros de JCI trabajaron con los ingenieros de Graphite Metallizing para generar diseños detallados. El nuevo material hizo posible ajustar las holguras en los bujes, lo que ayuda a reducir la vibración y el ruido. El material se ordenó e instaló en el eje de transmisión y la sección del tazón de la bomba. Los ejes estaban revestidos con carburo de tungsteno.

Cuando se instalaron los nuevos casquillos, la reducción del ruido y la vibración se notó de inmediato. Los bujes se revisaron periódicamente con un equipo de monitoreo de vibraciones. Cada prueba indicó que los bujes estaban en buenas condiciones y no necesitaban ser reemplazados. A pesar de todas las indicaciones de que los casquillos estaban en condiciones de funcionamiento, Trigen pidió que se retirara la bomba y se quitaran los casquillos para su inspección cinco años después de su instalación original.

La inspección mostró solo un desgaste menor, lo que indica que los rodamientos claramente tenían muchos más años de vida útil. El cliente tomó la decisión de reemplazar los bujes ya que la bomba ya había sido removida. El costo de reemplazar los bujes fue mucho menor que sacar la bomba. Además, los ejes y muñones fueron recubiertos con carburo de tungsteno. Este trabajo costó aproximadamente US$60.000 y fue el único mantenimiento realizado en los bujes de la bomba en los cinco años desde su instalación.

"También hemos descubierto que es muy fácil trabajar con Graphite Metallizing", dice un gerente de servicio de JCI. "Proporcionan muchos grados diferentes con diferentes niveles de dureza y resistencia química que se adaptan a una amplia gama de aplicaciones. Llamamos a su departamento de ingeniería y les damos las especificaciones de una nueva aplicación y recomiendan el material más adecuado. O bien nos proporcionan con bujes o bloques de material completamente maquinados y listos para instalar que maquinamos según las especificaciones finales en nuestro taller. Esto hace posible mantener el material semiacabado a mano para que podamos terminarlo rápidamente en nuestro taller de maquinado para cumplir con los requisitos de nuestros clientes. El resultado es que nuestro inventario es mucho más pequeño".