Los rodamientos son componentes mecánicos que sirven para reducir la fricción entre un eje y sus elementos conectados, brindan apoyo y soporte al sistema optimizando su funcionamiento, es por este motivo que los procesos operativos cuidan en gran medida la calidad de los rodamientos que utilizan en su maquinaria, ya que un fallo prematuro puede ocasionar grandes pérdidas de la operación. Los rodamientos son elementos imprescindibles en todos los sectores industriales, por eso es que a continuación se describen las frecuencias de deterioro de un rodamiento.
Es necesario saber, primeramente, que los rodamientos se componen de varios elementos que se diferencian entre sí, la pista o anillo interior, los elementos giratorios, que generalmente son bolas o rodillos, la jaula y el anillo o pista exterior. Cada uno de estos elementos genera una o varias frecuencias de deterioro que son características de ese elemento específico, permitiendo así detectar dentro del espectro de frecuencias de deterioro rápidamente las fallas de un rodamiento.
Al ser cuatro componentes los que forman un rodamiento, son cuatro las posibles frecuencias de fallo o deterioro de un rodamiento:
BPFI (Ball Pass Frequency Inner):
Esta es la frecuencia de deterioro del anillo interno, es correspondiente físicamente al número de elementos giratorios que pasan por la pista interior, es decir el número de rodillos o de bolas que pasan por cada giro completo del eje.
BPFO (Ball Pass Frequency Outer):
Es la frecuencia de fallo del anillo exterior, es correspondiente al número de elementos giratorios que pasan por la pista externa cada vez que hay un giro completo del eje.
BSF (Ball Spin Frequency):
Es la frecuencia de deterioro de los elementos giratorios, de las bolas o los rodillos. Es correspondiente físicamente al número de giros que realiza un elemento rodante cada vez que el eje da un giro completo.
FTF (Fundamental Train Frequency):
Es la frecuencia de fallo de la jaula, es correspondiente físicamente al número de giros que da la jaula del rodamiento cada vez que hay un giro completo por parte del eje.
Existen algunas fórmulas para calcular las frecuencias de deterioro de un rodamiento, cada componente cuenta con sus características geométricas propias y es a partir de ellas que es posible determinar estos cálculos, las frecuencias aparecen en las firmas espectrales cuando un rodamiento se encuentra dañado.
Al realizar los cálculos debidos, para casi todos los rodamientos, estas frecuencias de deterioro no serán números completos, de manera que la vibración dominante será no síncrona cuando haya algún daño en uno de los componentes del rodamiento, es decir, no será coincidente con armónicos de la frecuencia de giro del eje. Cuando se detecta un daño en alguno de los componentes de un rodamiento, se distingue en el espectro de frecuencias la frecuencia fundamental que corresponde al elemento con falla, siempre en compañía de armónicos.
En los casos que no se tenga conocimiento sobre los parámetros físicos del rodamiento, se pueden emplear fórmulas empíricas que sirven para realizar aproximaciones que permitan determinar las frecuencias de deterioro de los anillos y de la jaula conociendo únicamente el número de elementos giratorios y la velocidad de giro:
BPFO=0,4×NB×RPMBPFO=0,4×NB×RPM
BPFI=0,6×NB×RPMBPFI=0,6×NB×RPM
FTF=0,4×RPM
Las frecuencias de deterioro de un rodamiento, de acuerdo a las fórmulas matemáticas mencionadas anteriormente dependen del ángulo de contacto, es por eso que una mínima variación de éste se puede traducir en una variación de las frecuencias ideales de deterioro del rodamiento, complicando la detección de las frecuencias en el espectro.
Las principales causas de variaciones en el ángulo de contacto son la desalineación del rodamiento, dilataciones térmicas, picaduras en las pistas, aprietes excesivos, etc.