Parecía que nada podía detener el chirrido. No es que el enorme molino de bolas de Monarch Cement Company no fuera ya ruidoso. Impulsado por un motor de 5000 HP, pulveriza 100 toneladas de clínker (una mezcla quemada de piedra caliza y pizarra) por hora. Pero el chirrido no era lo que Randy Riebel quería oír. Como supervisor eléctrico de la planta de Monarch en Humboldt, Kansas, sabía que el ruido significaba que los cojinetes del motor estaban fallando, otra vez. De hecho, el sonido de los cojinetes dañados crónicamente era demasiado familiar en la planta, que puede producir 1,3 millones de toneladas de cemento al año. Desde 2001, cuando el molino de bolas era nuevo, los cojinetes del motor se han reemplazado tres veces.
“Seguimos engrasando esos rodamientos, pero seguían chirriando”, recuerda Riebel. “No nos hacía ninguna gracia tener que cambiarlos de nuevo debido al gasto y el tiempo de inactividad. Retirar ese motor lleva al menos diez días; tenemos que contratar ayuda, alquilar una grúa para subirlo a un camión y llevármelo para reconstruirlo. Así que esta vez [verano de 2009], decidí probar algo diferente”.
La novedad fue el anillo de puesta a tierra de ejes AEGIS® Serie PRO, fabricado por Electro Static Technology (EST), con sede en Maine. Al canalizar de forma segura la corriente eléctrica dañina desde los rodamientos hacia tierra, el anillo PRO prolonga la vida útil de los motores y generadores de media tensión, mejorando así la fiabilidad de todos los sistemas en los que se utilizan.
Los anillos AEGIS PRO son ideales para motores de media tensión que impulsan bombas, compresores, mezcladores, trituradoras, cintas transportadoras y otra maquinaria utilizada en minería, procesamiento de alimentos, tratamiento de aguas residuales, refinación petroquímica y muchas otras aplicaciones de alta potencia. El anillo de la serie PRO está disponible en varios tamaños y puede proteger los rodamientos de generadores, tanto en sistemas de generación de energía de servicios públicos como in situ, así como los motores.
Riebel había estado hablando sobre daños eléctricos en los rodamientos con Scott Wilkins, entonces gerente de operaciones del taller de motores de Independent Electric Machinery Company (IEMCO), un contratista de reparación de motores y equipos de Kansas City. Wilkins recomendó el anillo PRO, y Riebel encargó a IEMCO la instalación de dos en el motor del molino de bolas. Riebel optó por un anillo PRO de diseño dividido, ideal para modernizaciones en campo. Las mitades de acoplamiento de un anillo AEGISE dividido pueden instalarse alrededor del eje del motor sin necesidad de desacoplarlo del molino.
Si no se desvía, la tensión del eje se descarga a través de los rodamientos, picando las bolas y las paredes de la pista. La picadura concentrada a intervalos regulares a lo largo de la pared de la pista sin protección a largo plazo puede causar estrías, una fuente de ruido y vibración. El resultado final es la falla total del rodamiento.
Irónicamente, algunos productos diseñados para proteger rodamientos, como las escobillas de puesta a tierra convencionales con resorte, requieren un mantenimiento exhaustivo. Otros, como los aislantes y los rodamientos cerámicos, pueden transferir los daños a los equipos conectados.
Para mejorar su conductividad, toda la circunferencia interior del Anillo PRO está revestida con múltiples filas de microfibras conductoras. Fijadas de forma segura en el canal AEGIS FiberLock™ patentado del anillo, estas microfibras rodean el eje del motor, proporcionando millones de puntos de descarga para la tensión perjudicial en el eje y creando una ruta de mínima resistencia que desvía eficazmente estas corrientes de los rodamientos a tierra. Las microfibras están especialmente diseñadas para una flexibilidad excepcional que evita roturas y garantiza la durabilidad del anillo durante toda la vida útil del rodamiento. Dado que prolonga la vida útil de rodamientos, motores y sistemas accionados por motor, el Anillo PRO está clasificado como tecnología sostenible según el Programa Federal de Gestión de Energía (FEMA).
Contratistas y tiendas de artículos 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. Cuando Monarch se fundó en 1908, se cargaban a mano trozos de piedra caliza dinamitada (“roca de voladura”) de hasta un metro y medio de diámetro en carretas tiradas por mulas. Esta piedra caliza se transporta mediante enormes cargadoras frontales, camiones volquete de 50 toneladas y cintas transportadoras para ser procesada por una serie de trituradoras, hornos y molinos controlados por computadora hasta obtener una finura comparable al talco para bebés.
El problema del daño crónico de los rodamientos no se limita a los molinos de bolas de la planta. Muchos de los motores están controlados por variadores de frecuencia (VFD), que inducen voltaje adicional de alta frecuencia en los ejes del motor. Un motor de ventilador o bomba tiende a consumir menos energía si la entrada se modula mediante un VFD, pero los beneficios de una mayor eficiencia se pierden si el motor sufre averías constantes.
Estas averías eran dolores de cabeza recurrentes para Riebel, pero como los dos anillos instalados en el motor del molino de bolas eran eficaces, posteriormente encargó a IEMCO la instalación del anillo PRO sólido en nueve motores más que tuvieron que retirarse de servicio. Actualmente, la política de Monarch es instalar el anillo en el taller cada vez que se revisa un motor de ventilador controlado por VFD.
Un ejemplo fue la instalación de un anillo PRO en el motor de 2250 HP para un ventilador de tiro inducido que impulsa el aire calentado por el horno a través de un molino de rodillos para secar la piedra caliza y la pizarra durante el proceso de molienda bruta. Otros motores que ahora cuentan con anillos PRO incluyen cuatro en los hornos de la planta, donde se fuerza la entrada y salida del aire: dos motores de ventilador de 2000 HP para ventiladores de inducción y dos motores de ventiladores de 1000 HP para colectores de polvo.
Con un osciloscopio y una sonda especial, Riebel verifica periódicamente los niveles de tensión del eje de los motores. Está satisfecho con los resultados porque las lecturas son bajas, lo que indica que los anillos brindan protección a largo plazo a los rodamientos, lo que reduce el tiempo de inactividad y los costos de mantenimiento.
“Hasta ahora, todo bien”, dice. “En el motor de 5000 HP, dado que el último juego de rodamientos solo duró un año, probablemente ya habríamos notado problemas, pero no hemos tenido ninguno; no hemos tenido chirridos”.