Cómo arreglé nuestra máquina amasadora rota (y qué aprendí)

La respuesta corta: un roto Amasadora Se puede solucionar, si sabe dónde buscar

Cuando nuestra máquina amasadora se estropeó a mitad de lote, la primera reacción fue pánico. Teníamos material en la recámara, una fecha límite de producción y no teníamos ni idea de si estábamos ante una solución de 20 minutos o una espera de piezas de dos semanas. Resultó que no era ninguna de las dos cosas. La mayoría de las fallas de las amasadoras se dividen en tres categorías: desgaste mecánico, fallas eléctricas y problemas relacionados con el operador. – y la mayoría se puede resolver in situ sin enviar la unidad completa al fabricante.

Este artículo explica exactamente lo que sucedió con nuestra máquina, cómo la diagnosticamos, en qué consistió la reparación y qué cambiamos después para evitar que vuelva a suceder. Si su amasadora no funciona en este momento, comience con la sección de diagnóstico. Si está leyendo esto antes de que surjan los problemas, vale la pena dedicar su tiempo a la tabla de mantenimiento que se encuentra cerca del final.

Qué pasó: cómo se averió nuestra máquina amasadora

Todo empezó con ruido. Aproximadamente cuarenta minutos después de un ciclo de mezcla estándar, la amasadora comenzó a producir un sonido rítmico de trituración, no un estallido catastrófico, solo un tono bajo y persistente de metal contra metal que no estaba allí el día anterior. Detuvimos el lote, limpiamos el material lo mejor que pudimos y lo apagamos.

En la inspección visual, nada parecía obviamente mal. Las palas del rotor estaban intactas. Las paredes de la cámara no tenían grietas visibles. La correa de transmisión estaba bajo tensión normal. Pero cuando intentamos reiniciar, el motor funcionó pero los rotores no giraron. La caja de cambios se había atascado.

En realidad, este es uno de los modos de falla más comunes en las amasadoras internas utilizadas para la mezcla de caucho y polímeros. La caja de cambios de una amasadora se encuentra entre el motor y los ejes del rotor, lo que reduce la velocidad y multiplica el par. Cuando la lubricación falla, ya sea porque el nivel de aceite bajó, el aceite se degradó o un sello dejó entrar contaminantes, los engranajes comienzan a funcionar metal con metal. Si lo detecta temprano, escuchará un chirrido. Si te lo pierdes, obtendrás una unidad incautada.

En nuestro caso, un sello de eje desgastado había permitido que el fino polvo de goma migrara a la caja de cambios durante varios meses. El aceite se había contaminado y perdido su viscosidad. No lo habíamos detectado porque nuestras comprobaciones de mantenimiento no analizaban el estado del aceite, solo el nivel de aceite. Esa distinción es importante y es algo que cambiamos inmediatamente después de la reparación.

Diagnóstico de una falla de la amasadora: por dónde empezar

Si su máquina amasadora ha dejado de funcionar o se comporta de manera anormal, resista la tentación de reiniciarla repetidamente. Así es como los problemas menores se convierten en grandes. En su lugar, realice un diagnóstico estructurado antes de tocar cualquier otra cosa.

Paso 1: caracterizar el síntoma

La naturaleza del fallo dice mucho sobre la causa. Utilice lo siguiente como marco inicial:

• El motor funciona, los rotores no se mueven: Probablemente una falla en la caja de cambios, el acoplamiento o la chaveta/chavetero
• El motor no arranca: Verifique el suministro eléctrico, el relé de sobrecarga, el corte térmico o los códigos de falla del VFD
• Los rotores giran pero la mezcla es deficiente: Palas del rotor desgastadas, espacio libre incorrecto o problema de control de temperatura
• Ruido inusual durante el funcionamiento: Desgaste de rodamientos, objeto extraño en la cámara o falla de lubricación
• Sobrecalentamiento: Canales de refrigeración bloqueados, sensor de temperatura defectuoso o fricción excesiva en el tren de transmisión
• Material que se escapa de los sellos: Sellos de punta o sellos de extremo del rotor desgastados, que generalmente requieren reemplazo programado

Paso 2: primero verifique el lado eléctrico

Las fallas eléctricas suelen ser más fáciles y económicas de solucionar que las mecánicas, así que descártelas primero. Verifique el voltaje entrante en las tres fases: una amasadora que funciona con dos fases sobrecalentará el motor y se detendrá bajo carga. Inspeccione la configuración del relé de sobrecarga y compárela con la corriente de la placa de identificación del motor. Busque códigos de falla en el variador de frecuencia si la máquina usa uno. En muchos casos, lo que parece una avería mecánica es en realidad un dispositivo de protección activado que se reinicia con solo presionar un botón.

Paso 3: inspeccionar el tren motriz

Con la energía aislada y bloqueada, intente girar manualmente los ejes del rotor. En la mayoría de las amasadoras, puede utilizar una barra giratoria o un casquillo en el extremo del eje del rotor. Si los ejes no se mueven, el problema está en la caja de cambios o los propios rotores están atascados, posiblemente debido al material endurecido dentro de la cámara. Si los ejes giran libremente pero el motor no los impulsa, el problema está en el acoplamiento entre el motor y la caja de cambios.

Paso 4: verificar la lubricación

Extraiga una muestra de aceite de caja de cambios. Debe ser relativamente transparente o de color ámbar según el tipo de lubricante. Si el aceite es negro, lechoso o tiene partículas visibles, el problema es la contaminación. — no sólo de bajo nivel. El aceite lechoso significa entrada de agua. El aceite negro con partículas metálicas significa desgaste de los engranajes. El aceite oscuro y viscoso con partículas de goma significa falla en el sello, que es lo que encontramos.

La reparación: lo que realmente hicimos para arreglar la amasadora

Una vez que confirmamos que la caja de cambios era el problema, el proceso de reparación se dividió en cinco etapas. Todo el trabajo tomó aproximadamente tres días, incluida la adquisición de piezas, lo cual es más rápido para el trabajo en cajas de cambios, principalmente porque teníamos una relación razonable con un proveedor industrial local que tenía el sello del eje en stock.

Etapa 1: Limpiar la cámara

Antes de cualquier trabajo mecánico era necesario limpiar la cámara de mezcla. Tuvimos suerte: el material no se había curado por completo y aún podía eliminarse manualmente aplicando calor a las paredes de la cámara. En los casos en que el material se haya endurecido por completo, la eliminación puede llevar más tiempo que la reparación real. Esta es una de las razones por las que vale la pena actuar rápidamente cuando notas los primeros síntomas.

Etapa 2: drenar y lavar la caja de cambios

Drenamos el aceite contaminado por completo y luego lavamos la caja de cambios con un líquido de lavado ligero para eliminar el lodo y las partículas residuales. Este paso a menudo se omite cuando las personas tienen prisa por volver a funcionar, y omitirlo significa que estás poniendo aceite nuevo en un ambiente contaminado. El lodo degradará el aceite nuevo en unas semanas.

Etapa 3: Reemplace el sello del eje defectuoso

La causa principal fue el desgaste del sello del eje del rotor. Estos sellos se ubican entre la cámara de amasado y la carcasa de la caja de engranajes, evitando que el material del proceso migre al sistema lubricante. En nuestra máquina, el sello es un sello radial de tipo labio con una superficie de rodadura de PTFE. El original había estado en servicio durante aproximadamente 4.200 horas — el fabricante recomienda inspección a las 3.000 horas y sustitución a las 5.000 o ante cualquier signo de desgaste, lo que ocurra primero. Estábamos dentro del intervalo sobre el papel, pero las condiciones de operación (compuesto abrasivo, temperatura elevada) habían acelerado el desgaste.

La sustitución de la junta de una amasadora interna no es trivial. El eje del rotor debe retirarse parcialmente para acceder a la carcasa del sello, lo que significa desconectar el acoplamiento y sostener el eje adecuadamente. Se utilizaron los puntos de elevación de mantenimiento propios de la máquina y un soporte de eje prestado de una fábrica vecina. Intentar esto sin el soporte adecuado del eje corre el riesgo de dañar la carcasa del cojinete.

Etapa 4: inspeccionar y volver a ensamblar

Con el eje parcialmente afuera, aprovechamos para inspeccionar el rodamiento del rotor. Mostró signos tempranos de picaduras en la pista interior; no es crítico todavía, pero se nota. Lo registramos en el registro de mantenimiento y lo marcamos para su reemplazo en el próximo cierre planificado. Los propios engranajes, a pesar de la contaminación del aceite, no mostraron marcas más allá de los patrones de desgaste normales. Esto se debió en parte a que detectamos el problema antes de que la máquina hubiera funcionado el tiempo suficiente como para causar daños en los engranajes.

Etapa 5: rellenar, ejecutar y verificar

Rellenamos la caja de cambios con el aceite para engranajes especificado por el fabricante (ISO VG 220 en nuestro caso) hasta la marca de nivel correcta. Luego hicimos funcionar la amasadora descargada durante 30 minutos mientras monitoreábamos la temperatura de la caja de cambios y escuchábamos sonidos anormales. Temperatura estabilizada a 52°C, que se encuentra dentro del rango de funcionamiento normal. Luego ejecutamos un lote de prueba al 60 % del peso de llenado normal antes de volver a la producción total.

Puntos comunes de falla de la amasadora y sus causas

Nuestro problema de contaminación de la caja de cambios no es único. Después de hablar con ingenieros de mantenimiento en varias otras operaciones de compuestos, surgió un patrón claro de modos de falla comunes. La siguiente tabla resume los problemas más frecuentes con las amasadoras internas, sus causas típicas y lo que suele implicar la reparación.

Lo que destaca en esta tabla es que Cada modo de falla enumerado se puede prevenir total o parcialmente. . Ninguno de ellos son actos aleatorios del destino mecánico. Todos tienen precursores (señales que aparecen antes de que la máquina se detenga) y la mayoría de ellos pueden detectarse mediante un programa de mantenimiento que va más allá de una simple inspección visual.

Comprender la amasadora interna: por qué se estropea como lo hace

Para mantener una amasadora correctamente, es útil comprender qué está haciendo realmente la máquina y por qué eso somete a tensión a componentes específicos. Una amasadora interna, a veces llamada mezcladora tipo Banbury o simplemente máquina amasadora, funciona girando dos rotores entrelazados dentro de una cámara de mezcla sellada. El material se carga a través de un ariete superior, se comprime, se corta entre las palas del rotor y las paredes de la cámara y se homogeneiza progresivamente.

Las fuerzas involucradas son sustanciales. Una amasadora de producción que mezcla un compuesto de caucho relleno de negro de humo podría funcionar a pares superiores a 50.000 Nm en los ejes del rotor. Esa carga pasa directamente a través de la caja de cambios. La caja de cambios de una amasadora no es una unidad liviana, es un conjunto de engranajes rectos o helicoidales industriales pesados ​​con engranajes grandes cementados, pero aún así tiene límites, y esos límites están definidos por la calidad de la lubricación, la condición de los cojinetes y la integridad del sello.

El ambiente térmico añade otra capa de estrés. Las amasadoras suelen funcionar a temperaturas de la cámara de entre 60 °C y 180 °C, según el compuesto. Algunos procesos van más arriba. El calor ingresa a la estructura de la máquina, afecta los materiales de los sellos y acelera la degradación del lubricante. Un aceite de caja de cambios con una duración nominal de 5000 horas a 60 °C podría degradarse en 2500 horas si la temperatura ambiente alrededor de la caja de cambios es constante de 90 °C.

El sistema de sellado es el puente entre el entorno de proceso contaminado y de alta temperatura y el sistema de accionamiento limpio y lubricado. Cuando funciona, nunca piensas en ello. Cuando falla, la caja de cambios lo sigue poco después.

Lo que cambiamos después de la crisis

Hacer que la amasadora volviera a funcionar fue el primer paso. Asegurarse de que no volviera a estropearse de la misma manera fue el segundo paso. Hicimos cuatro cambios específicos en nuestro enfoque de mantenimiento, ninguno de los cuales requirió una inversión significativa.

Monitoreo del estado del aceite en lugar de monitoreo del nivel

Agregamos una simple verificación del estado del aceite a la rutina de mantenimiento semanal. Esto implica tomar una pequeña muestra del punto de drenaje de la caja de cambios y realizar una verificación visual: color, claridad, presencia de partículas o espuma. Tarda unos cinco minutos. También enviamos una muestra para análisis de laboratorio cada seis meses. La prueba de laboratorio cuesta aproximadamente 80 € por muestra y nos indica la viscosidad, el nivel de contaminación y el estado de oxidación. Es un seguro barato frente a una reconstrucción de la caja de cambios de 15.000 €.

Intervalo de reemplazo de sellos reducido para nuestras condiciones

Habíamos seguido el intervalo estándar del fabricante de 5000 horas para el reemplazo del sello del eje. Después de la avería, hablamos con el equipo de servicio del OEM y supimos que para compuestos con alta carga de relleno, que describe la mayor parte de lo que utilizamos, recomiendan reducir esto a 3000 horas. Actualizamos nuestro programa de mantenimiento en consecuencia. Las focas cuestan alrededor de 120 euros cada una. Reemplazarlos proactivamente es una fracción del costo de una falla en la caja de cambios inducida por contaminación.

Tendencia de temperatura en la caja de cambios

Agregamos un control de termómetro infrarrojo económico a las rondas diarias del operador. Cada mañana se registra la temperatura de la superficie de la caja de cambios. Nuestro punto de referencia en funcionamiento normal es de 48 a 55 °C. Si supera los 65°C sin una explicación obvia (como un día ambiental inusualmente caluroso), eso desencadena una investigación antes de que se convierta en una falla. Este tipo de tendencia simple detecta los problemas de lubricación a tiempo: un lubricante que se degrada pierde eficiencia térmica y la caja de engranajes se calienta más.

Media de repuestos para la amasadora

Una de las cosas que prolongó nuestro tiempo de inactividad fue esperar a que llegara el sello del eje. Ahora mantenemos un juego de sellos de punta de rotor, un sello de eje por rotor y un elemento de acoplamiento del motor en el estante. El valor total de las piezas es inferior a 500 €. Las piezas ocupan un pequeño espacio en los estantes. Pero tenerlos disponibles significa que si mañana ocurriera el mismo fallo, volveríamos a estar operativos en un día en lugar de tres.

Programa de mantenimiento preventivo para una máquina amasadora

Según nuestra experiencia y conversaciones con otros operadores, el siguiente programa representa una base práctica para mantener una amasadora interna en uso de producción continua. Ajuste los intervalos según el tipo de compuesto, las horas de funcionamiento por día y las condiciones ambientales.

Cuándo llamar a un especialista en lugar de solucionarlo usted mismo

No todas las reparaciones de amasadoras están dentro del alcance del mantenimiento interno. Saber dónde está esa línea puede evitar que el problema empeore.

El trabajo interno generalmente es apropiado para: reemplazos de sellos donde el procedimiento está documentado, cambios de aceite y monitoreo de condición, reemplazo de elementos de acoplamiento, diagnóstico de fallas eléctricas e inspección básica del rotor con la cámara abierta.

Se recomienda la participación de especialistas para: desmontaje e inspección de la caja de cambios más allá del muestreo de aceite, extracción del rotor y reemplazo de cojinetes, inspección de la pared de la cámara para detectar desgaste o grietas, medición y corrección de la alineación después del reemplazo de componentes importantes y cualquier situación en la que el modo de falla no esté claro después de un diagnóstico exhaustivo en el sitio.

Algunos fabricantes de amasadoras ofrecen contratos de servicio que incluyen inspecciones periódicas de especialistas. Estos pueden valer el costo para máquinas que trabajan en tres turnos en producción continua, donde el tiempo de inactividad no planificado es muy costoso. Para las máquinas que funcionan en un turno con ventanas de mantenimiento semanales planificadas, suele ser suficiente un programa interno sólido.

Una cosa que vale la pena señalar: si su máquina está fuera de garantía y tiene que elegir entre una reparación importante o un reemplazo, obtenga una evaluación adecuada antes de decidir. Una amasadora en buen estado puede funcionar de forma fiable durante 20 a 30 años. Una máquina que ha sido descuidada y ha acumulado problemas en la caja de cambios, los cojinetes y el sistema del rotor simultáneamente podría costar más repararla de lo que vale, pero esa evaluación debe ser realizada por alguien que realmente haya examinado la máquina, no una estimación remota.

Lecciones de nuestro desglose de la amasadora: resumidas

Pasar por el proceso de avería y reparación no fue agradable, pero produjo claridad sobre lo que estábamos haciendo mal y lo que era necesario cambiar. Si hay una versión corta de todo lo anterior, es esta:

• Verificar el nivel de aceite no es lo mismo que verificar el estado del aceite: ambos importan y el estado es más importante
• Los intervalos de reemplazo de sellos indicados por el fabricante son para condiciones estándar; Los compuestos agresivos o las altas temperaturas requieren intervalos más cortos.
• La tendencia de temperatura detecta los problemas en desarrollo antes de que se conviertan en fallas
• Mantener un pequeño stock de repuestos críticos reduce drásticamente el tiempo de inactividad cuando algo sale mal.
• Actuar ante las primeras señales de alerta (ruido, aumento de temperatura, fugas visuales) siempre es más barato que esperar a que se produzca una avería completa.

La amasadora ha estado funcionando durante siete meses desde la reparación sin más problemas. Los cambios de mantenimiento que realizamos no son complicados ni costosos. Simplemente son más minuciosos que lo que estábamos haciendo antes y, en retrospectiva, la brecha entre "minucioso" y "adecuado" fue donde estuvo el problema todo el tiempo.