Causas de falla de la correa de distribución

Fallo de una correa de distribución

El tensor de la correa de distribución se puede reemplazar al mismo tiempo que se reemplaza la correa; esto es común. En algunos motores donde la correa de distribución acciona la bomba de refrigerante, esta también suele reemplazarse. Los modos de falla comunes de las correas de distribución son la delaminación y el deshilachado de los núcleos de fibra o el desgaste de los dientes. El desgaste de los dientes deja una sección de la correa donde el engranaje de la transmisión patina. La rotura de la correa de distribución, debido a la naturaleza de las fibras de alta resistencia a la tracción, no es común. La correa de distribución puede desgastarse lentamente por los residuos y la suciedad mezclados con aceite y grasa, lo que provoca un fallo prematuro de la correa.

La tensión correcta de la correa es fundamental para su vida útil. Si la correa está demasiado floja, latirá, y si está demasiado tensa, chirriará y someterá a una tensión excesiva a los cojinetes de los engranajes. En cualquier caso, la vida útil de la correa se reduce drásticamente. El tensor de la correa también falla, además de la propia correa. Otras fallas que pueden ocurrir provienen de diversos cojinetes de engranajes y poleas guía, que provocan el descarrilamiento de la correa.

Causas de falla de la correa de distribución

Las diversas causas de falla de las correas de distribución incluyen:

Falla por desalineación

Una de las principales causas de fallos en la transmisión por correa de distribución es la desalineación. Esta se debe al desgaste irregular o excesivo de los dientes, a la rotura por tracción y al desvío de la correa. Para prolongar la vida útil de la correa de distribución, revise y alinee siempre los ejes y las poleas de distribución. Esto ahorra mucho tiempo de inactividad.

Carga excesiva

Una carga excesiva provoca el cizallamiento de los dientes de una correa de distribución. Una carga excesiva o las cargas de impacto también pueden causar un desgaste excesivo e irregular de los dientes y fallos por tracción. Para solucionar este problema, es necesario rediseñar la transmisión.

Correa subtensada

El trinquete, que consiste en el salto de dientes, se debe a una correa de distribución con tensión insuficiente. Esta tensión insuficiente provoca un desgaste excesivo o desigual de los dientes y un ruido excesivo en la transmisión. Para ajustar la tensión correcta de una correa de distribución, utilice un tensiómetro.

Estructura de impulso débil

Si la transmisión vibra excesivamente o las correas de distribución están demasiado estiradas, es posible que la estructura de la transmisión esté debilitada. Para solucionar este problema, intente reforzar la estructura de la transmisión.

Poleas dañadas o desgastadas

La vida útil de una correa de distribución se reduce si las poleas están dañadas o desgastadas. Si los dientes están desgastados, la correa se desgasta o se daña. La correa puede sufrir cortes por muescas o raspaduras. Es importante inspeccionar y reemplazar las poleas que presenten signos de desgaste.

Modos de fallo de las correas de distribución

Existen numerosas causas de fallo de la correa de distribución, y a veces determinar el tipo de fallo específico puede ser difícil. El propósito de este memorando de solicitud es definir, ilustrar e identificar los tipos de fallo comunes de la correa de distribución, lo que nos permite implementar medidas preventivas y correctivas adecuadas.

Desgaste y Falla Normal de las Bandas: Tras 2 o 3 años de funcionamiento, la falla de la banda se normaliza cuando el alambre del núcleo alcanza su vida útil por fatiga. Tras un funcionamiento prolongado, la falla de la banda debido a que el alambre del núcleo alcanza su vida útil por fatiga representa un modo de falla ideal. La Figura 1 muestra un patrón de fractura irregular, dentado a 45 grados, típico de una falla por fatiga normal en el alambre del núcleo de la banda.

Los dientes de la correa de distribución también pueden fallar, pero este no se considera un modo de fallo ideal. Durante un funcionamiento prolongado, aunque la correa mantiene su tamaño y forma iniciales, se produce desgaste de los dientes. Las fibras expuestas de la capa de tejido de la correa hacen que los dientes se vean ásperos y deshilachados, como se muestra en la Figura 2. Las correas de distribución que funcionan de 2 a 3 años no requieren medidas correctivas adicionales. La vida útil de la correa de distribución varía significativamente según la aplicación y diversos factores objetivos. Entre los factores que influyen se incluyen la potencia nominal de transmisión, el entorno, la tensión de instalación de la correa, la compatibilidad entre la correa y la polea, los estándares de calidad de las poleas e incluso el corte, el embalaje, el transporte y la instalación de la correa.

Fallo por pandeo de la correa de distribución: Este fallo se manifiesta típicamente como una alineación recta de las fibras del núcleo a lo largo de la superficie de fractura, como se muestra en la Figura 3. Este modo de fallo ocurre cuando las fibras del núcleo de la correa se doblan hasta alcanzar un diámetro extremadamente pequeño. Una flexión brusca somete las fibras del núcleo de la correa a una tensión intensiva, lo que provoca su doblado y daño, reduciendo así su resistencia a la tracción. El fallo por acodamiento de la correa es el modo de fallo más común, generalmente asociado con un funcionamiento incorrecto de la correa, una tensión de instalación insuficiente, un diámetro de polea insuficiente y objetos extraños en su interior.

Las causas del pandeo de la correa de distribución debido a un funcionamiento incorrecto incluyen: almacenamiento inadecuado, embalaje inadecuado y manipulación inadecuada antes y durante la instalación de la correa. Una correa que funciona con tensión insuficiente puede seguir saltando dientes hasta alcanzar un nivel de tensión aceptable, un fenómeno conocido como autotensado.

El autotensado se observa con mayor claridad en el extremo flojo de la correa de distribución o donde sus dientes entran en la ranura de la polea. Cuando se produce el autotensado, los dientes de la correa se salen de la ranura de la polea hasta que una mayor tensión en el extremo tensado los fuerza a volver a su lugar. Al forzar la correa a volver a su lugar, suele producirse una flexión repentina e intensa en el punto de contacto entre la correa y la polea. Esta flexión puede dañar los alambres del núcleo de la correa. Este tipo de daño en los alambres del núcleo se conoce como acodamiento. Si la tensión en el lado tensado no es suficiente para forzar la entrada de los dientes de la correa en la ranura de la polea, la correa saltará dientes, lo que también puede provocar un fallo por acodamiento o daños en los dientes de la correa de distribución.

Cuando una correa de distribución se acopla a una polea con un diámetro inferior al indicado, puede dañar el núcleo de la correa o provocar un fallo por pandeo. Los diámetros de polea y poleas tensoras inferiores al mínimo especificado, la presencia de poleas tensoras entre la correa y las poleas, o incluso doblar la correa manualmente en un ángulo pronunciado, pueden provocar un fallo por pandeo.

La entrada de objetos extraños en el sistema de transmisión también puede provocar que la correa se doble. Estos objetos crean ángulos agudos entre la correa de distribución y la polea, doblando el núcleo del cable en ese punto. Forzar la correa para colocarla en la polea con herramientas también puede dañarla. Tras daños causados ​​por objetos extraños o el uso inadecuado de herramientas durante la instalación (como destornilladores), es posible que la correa no falle inmediatamente, pero su vida útil se verá reducida.

Cargas de impacto: Cuando las cargas de par intermitentes o periódicas que exige el equipo accionado superan los niveles normales, estas cargas de impacto superan la fuerza que la propia correa de distribución puede soportar, lo que genera cargas de impacto dentro del sistema de transmisión. Esto suele acelerar el fallo de la correa de distribución. Las correas trapezoidales convencionales pueden mitigar las cargas de impacto mediante un deslizamiento momentáneo, pero las correas de distribución deben transmitir todas las cargas.

Las cargas de impacto severas pueden provocar la fractura del núcleo de la correa siguiendo un patrón grueso e irregular, como se muestra en la Figura 4. Los dientes de la correa pueden desarrollar grietas en la raíz o rotura tras cargas de impacto instantáneas en la polea. Si la carga de impacto se produce solo una vez o se repite cíclicamente en una posición fija de la correa, los dientes restantes pueden seguir teniendo una apariencia normal. La Figura 5 ilustra cómo las grietas de raíz pueden propagarse dentro de un diente. Las grietas que se originan en la raíz a veces pueden extenderse hasta la punta del diente. Cuando se acumulan grietas excesivas, el diente puede desprenderse, dejando solo una parte intacta.

Las cargas de impacto generadas por el equipo accionado pueden ser inherentes al funcionamiento del sistema de transmisión o surgir de condiciones severas ocasionales, como bloqueos. Si las cargas de impacto en el sistema de transmisión son inevitables, se debe aumentar la resistencia del núcleo de la correa de distribución, o bien, se puede lograr un funcionamiento intermitente reemplazando la transmisión por correa de distribución con una correa trapezoidal.

Tensión excesiva en la instalación de la correa: Tensar demasiado la correa de distribución puede causar cizallamiento o fractura de los dientes. Muchas correas sobretensadas presentan claros signos de desgaste en la superficie de los dientes. La Figura 6 muestra un ejemplo de una superficie comprimida y grietas en la raíz de una correa de distribución. Las grietas en la raíz de los dientes suelen propagarse a través del núcleo a grietas adyacentes, provocando el desprendimiento gradual de los dientes. La Figura 7 muestra marcas de desgaste en una polea grande causadas por una correa sometida a una tensión excesiva. Una presión superficial excesiva sobre la correa provoca un desgaste generalizado, que finalmente deja expuesto el núcleo. Para evitar estos problemas de desgaste, es necesario ajustar con precisión la tensión de instalación de la correa.

Tensión insuficiente durante la instalación de la correa de distribución: La tensión insuficiente durante la instalación en sistemas de transmisión bajo cargas moderadas a altas también puede provocar una falla prematura de la correa. Normalmente, la falla de la correa causada por una tensión insuficiente se manifiesta como saltos de dientes. Los saltos de dientes ocurren cuando los dientes de la correa se salen de sus ranuras de polea correspondientes, lo que hace que sus raíces pierdan capacidad de carga. La carga de transmisión continua actúa sobre los lados de la correa, doblando los dientes y haciendo que salten. A medida que los dientes ruedan, el caucho se desgarra desde la raíz a lo largo del cordón del núcleo. A medida que el desgarro del caucho se propaga, los dientes de la correa comienzan a desprenderse de la correa en tiras, como se muestra en la Figura 8. La falla debido al salto excesivo de dientes puede parecer similar a una adhesión insuficiente entre el caucho y el cordón. Sin embargo, a diferencia de la falla del salto de dientes, la falla causada por una adhesión insuficiente generalmente deja los cordones expuestos dentro de la correa limpios y ordenados.

Cuando los dientes de la correa se salen de la ranura de la polea y se autotensan, la correa de distribución tiende a saltar antes de que se produzcan roturas de la goma y el desprendimiento de los dientes. Los daños en el núcleo de la correa causados ​​por el salto de dientes suelen provocar una falla prematura de la resistencia de la correa. El patrón de daño se asemeja tanto a roturas limpias por flexión como a fracturas dentadas y angulares por cargas de impacto. Si la correa no salta dientes y continúa funcionando durante el autotensado, es frecuente que se produzca un desgaste excesivo de los dientes. Este tipo de desgaste, denominado desgaste en forma de gancho, se debe a un desajuste entre los dientes y las poleas de la correa, como se muestra en la Figura 9. El desgaste en forma de gancho se debe a una tensión de instalación insuficiente y a sistemas de transmisión inestables que experimentan variaciones en la distancia entre centros en condiciones de baja tensión.

Aumentar la tensión de instalación de una correa suele prevenir el salto prematuro de dientes y el desgaste en forma de gancho. Si aumentar la tensión de instalación no previene fallas en la correa, podría indicar que la estructura del sistema de transmisión no es lo suficientemente robusta como para evitar la desalineación. Para mejorar el rendimiento de la correa, es esencial aumentar la fuerza de soporte de la estructura de transmisión. Si aumentar la tensión de instalación no resulta práctico, aumentar el diámetro de la polea permite que la correa transmita cargas mayores a niveles de tensión más bajos. Los valores de tensión de instalación adecuados pueden obtenerse del software de diseño de Yonghang, calcularse con el manual de diseño o consultar con el equipo de expertos de Yonghang.

Poleas desalineadas: Durante el funcionamiento de la correa, los ejes de las poleas presentan ángulos entre sí o problemas de conicidad en los dientes de las poleas durante la fabricación. Esto provoca una compresión desigual entre los dientes de la correa debido a la carga no uniforme aplicada. La falla de la correa suele iniciarse como una grieta en la base del diente o en el lateral sometido a máxima tensión, propagándose por todo el ancho de la correa hasta que los dientes se rompen. Debido a las altas fuerzas de tracción, el lado sometido a una compresión severa también puede presentar un desgaste significativo, y la correa puede ascender o rodar hacia la brida de la polea. La Figura 10 ilustra un desgaste severo en un lado de la correa causado por altas fuerzas de tracción.

Cuando una correa gira sobre poleas no paralelas con paredes laterales, se produce un desgaste severo en ambos lados si la correa queda comprimida entre dos paredes laterales opuestas. En tales casos, la correa puede romperse desde la raíz de los dientes o partirse por ambos lados. Este desgarro se propaga con el tiempo por toda la correa, provocando una falla por cizallamiento de los dientes.

Cuando una correa gira sobre una polea con bridas y otra sin bridas, y las poleas no están paralelas, la correa se desplazará parcialmente hacia la polea sin bridas. Esta porción de la correa, en la polea sin bridas, soportará toda la carga y puede desarrollar una zona de desgaste concentrado tras un tiempo de funcionamiento. La Figura 11 ilustra un desgaste concentrado en la mayor parte de la superficie del diente, sin desgaste en otras zonas. Pueden formarse grietas de raíz debajo de la zona desgastada. La pérdida de resistencia de la correa o la fatiga de la superficie del diente provocarán, en última instancia, un fallo prematuro de la misma.

Desequilibrio o desajuste de poleas: Ya sea por una fabricación deficiente de las poleas o por un desgaste excesivo, la falla prematura de la correa suele ser difícil de identificar. Esto se debe, en parte, a que cuando una correa falla, pocas personas inspeccionan minuciosamente las poleas, a menudo atribuyendo el problema únicamente a la propia correa de distribución. Cuando una correa de distribución funciona sobre una polea con defectos dimensionales, sus dientes presentan un desgaste significativo en los laterales, mientras que el tejido lateral de la correa adquiere un aspecto borroso, deshilachado o descascarillado, como se muestra en la Figura 12.

Cuando las correas dentadas (HTD, GT2) funcionan en sistemas de poleas con diámetros excesivamente pequeños, pueden sufrir grandes grietas y fallas por tracción, como se muestra en la Figura 13. Las correas con dientes trapezoidales (XL, L, H, T5, T10, T20) generalmente presentan grietas en la raíz o cizallamiento de los dientes, aunque las fallas por tracción son relativamente poco comunes.

Una tensión excesiva puede provocar un mayor desgaste de la polea. En correas que han estado en funcionamiento durante períodos prolongados, las superficies de los dientes o la lona pueden estar completamente desgastadas, lo que indica que también se ha producido desgaste de la polea. Una vez que una correa se desgasta, su alambre central entra en contacto con la polea, lo que provoca desgaste en la ranura circunferencial exterior de esta. Una cresta elevada en la cresta del diente de la polea es señal de desgaste, como se muestra en la Figura 14. Precaución: Las superficies desgastadas son extremadamente afiladas. Utilice un destornillador para palparlas y evitar cortarse las manos. En estos casos, se debe reemplazar la polea.

El desgaste de las poleas se produce con mayor rapidez en atmósferas corrosivas. Las poleas muy desgastadas suelen presentar desgaste en las ranuras y una reducción del diámetro exterior mecanizado. El desgaste de las poleas que provoca la falla de la correa se caracteriza por daños en la base de los dientes y deformación dimensional localizada en la zona de los dientes. Las poleas con cromado duro pueden prolongar su vida útil en atmósferas corrosivas. Además, si una correa recién reemplazada presenta una vida útil más corta que la anterior, inspeccione cuidadosamente la polea para detectar un desgaste excesivo.

Descentramiento de la polea: Cuando una correa opera dentro de un sistema de poleas con descentramiento radial, la tensión de la correa fluctúa periódicamente a medida que la polea gira. Cuanto mayor sea el descentramiento, mayor será la tensión máxima. Este efecto provoca que la base del diente parezca aplastada, como se muestra en la Figura 15. El cuerpo aplastado de la correa puede asemejarse al daño causado por una tensión excesiva en correas que funcionan con poleas de tamaño insuficiente. Las variaciones periódicas extremas de tensión suelen provocar desgarros en los bordes de los dientes o fallos por elongación de la correa.

Al instalar poleas en bujes cónicos o tras rectificar el orificio más pequeño de la polea, es frecuente que se produzcan descentramientos. Los manuales de diseño de Yonghang ofrecen instrucciones detalladas sobre los procedimientos de instalación estándar y cómo garantizar un ajuste correcto del eje al orificio.

Atmósferas corrosivas: Cuando las bandas operan en ambientes con aire corrosivo, como mezcladoras de fundiciones, equipos de procesamiento de mineral de hierro o transportadores de minería de fosfato, los flancos y la altura de la base de los dientes se desgastan, dejando a menudo áreas pulidas en las zonas afectadas. La Figura 16 muestra una banda Power Strong GT2 desgastada en un ambiente altamente corrosivo. Las poleas suelen desgastarse más rápido en aire corrosivo, por lo que tanto las poleas como las bandas deben reemplazarse juntas. Para prolongar la vida útil de la banda y la polea, instale una cubierta sellada presurizada con aire limpio para evitar la contaminación por partículas de polvo corrosivas.

Este endurecimiento, combinado con la flexión durante el funcionamiento, provoca grietas en la parte posterior de la banda. Estas grietas discurren paralelas a la dirección de los dientes y suelen aparecer en el centro de estos, como se muestra en la Figura 17. Las fuerzas de corte en los dientes también pueden provocar una falla por tracción de la banda.

Las estructuras de correas de caucho resistentes a altas temperaturas son adecuadas para aplicaciones que exigen estos entornos. Estos diseños especializados prolongan la vida útil.

Para determinar si las correas especializadas resistentes a altas temperaturas pueden mejorar el rendimiento en aplicaciones específicas, comuníquese con los representantes de ventas de Yonghang.

Degradación química: La falla de las correas de caucho expuestas a disolventes orgánicos volátiles y ozono es similar a la observada en condiciones de alta temperatura. Los componentes de caucho se endurecen, lo que provoca grietas en la superficie posterior de la correa. Sin embargo, los patrones de agrietamiento son inconsistentes, ya que el endurecimiento de la estructura del caucho se produce predominantemente cerca de la superficie de la correa. Esto puede provocar grietas tanto longitudinales como transversales, que pueden adoptar una amplia variedad de formas.

La figura 18 muestra la fusión a alta temperatura de la correa de distribución GT2 PU.

Ingestión de objetos extraños: Cuando se introducen objetos extraños entre la polea y la correa, dañan tanto los dientes como los filamentos del núcleo. Estos filamentos suelen romperse internamente (como se muestra en la Figura 19 ) o fallar poco después debido a una flexión excesiva (como se muestra en la Figura 20 ). La rotura parcial del alambre del núcleo reduce significativamente la resistencia a la tracción de la correa. Esto también reduce considerablemente su vida útil. Si se detectan daños en una correa de distribución, se debe reemplazar e inspeccionar las poleas. Cualquier polea dañada también debe reemplazarse de inmediato.

Al comprender sistemáticamente estos patrones de falla y sus causas, se puede reducir eficazmente la tasa de fallas de la correa de distribución, mejorando así su confiabilidad y vida útil. Esperamos que esto le sea útil si actualmente utiliza la correa de distribución.

Soy Lucy, la autora de este artículo. Si tiene alguna pregunta sobre correas síncronas, contácteme.