Cómo el tipo de suelo y la abrasión por rocas modifican los patrones de desgaste del tren de rodaje

Fundamentos del tipo de suelo: cómo la cohesión, la dureza y la humedad influyen El uso Mecanismos

Suelos cohesivos frente a no cohesivos: firmas de desgaste en lodo, arcilla y arena

Los suelos arcillosos se adhieren entre sí y retienen el agua de forma muy eficaz, creando capas pegajosas que, debido a la acumulación y a las reacciones químicas que tienen lugar, aceleran realmente el desgaste de los bastidores inferiores de las máquinas. Cuando la arcilla se empapa, se adhiere a las cadenas y a otras piezas, lo que altera la distribución del peso y ejerce una tensión adicional sobre esas uniones metálicas y bujes. Algunos estudios realizados por especialistas en geotecnia en 2023 revelaron que esto puede aumentar la tensión aproximadamente un 40 % en comparación con condiciones secas. Los suelos arenosos, en cambio, funcionan de manera distinta. Estos granos sueltos actúan como partículas abrasivas diminutas, de unos 0,1 a 2 milímetros de tamaño, que, con el tiempo, penetran en juntas y rodamientos. Provocan un desgaste por fricción que comienza con pequeñas rayaduras y que, finalmente, conduce a grietas más grandes. El agua también cambia radicalmente la situación aquí. La arena húmeda acelera el desgaste, posiblemente un 25 % más que en condiciones normales, mientras que la arcilla seca se endurece formando una costra que desgasta progresivamente los rodillos. Esto explica por qué los operadores deben prestar atención al tipo de tierra en la que trabajan, no solo a si hay piedras presentes. Distintos tipos de suelo provocan distintos tipos de daño en los equipos.

Dinámica de suelos blandos frente a suelos duros: transferencia de carga, flexión de componentes e inicio de la fatiga

Cuando las máquinas operan sobre terrenos blandos, el peso se distribuye de forma desigual, lo que provoca que ciertas partes del tren de rodaje se doblen más de lo previsto. Esto conduce a un desgaste acelerado de dichas piezas. En suelos limosos o en terrenos similares, sueltos y poco compactos, los eslabones de la cadena experimentan una flexión constante de ida y vuelta. Estudios de terramecánica realizados en 2024 indican que los casquillos tienen una vida útil aproximadamente un 30 al 50 % menor comparada con su funcionamiento sobre superficies firmes. La situación empeora aún más en suelos fuertemente compactados, ya que los impactos se transmiten directamente a través de todo el sistema. Esto provoca un endurecimiento progresivo de las superficies metálicas, aumentando así la probabilidad de grietas repentinas, especialmente en torno a las ruedas tensoras y los rodillos. El verdadero problema surge cuando el equipo transita entre distintos tipos de condiciones del terreno: al asentarse una zona de forma diferente a otra, se generan fuerzas de torsión sobre las estructuras del bastidor de la cadena. Y, ¿qué es lo más sorprendente? La cantidad de humedad presente en el suelo determina, en la práctica, la gravedad con que estos problemas se manifiestan.

Esta interacción explica por qué las condiciones mixtas de suelo distorsionan los patrones de desgaste: no mediante una degradación uniforme, sino a través de sobrecargas localizadas y ciclos de tensión inconsistentes en el tren de rodaje.

Mecánica de la abrasión por rocas: cuantificación del impacto en los componentes de la cadena de rodaje

Modos de contacto abrasivo: desgaste por deslizamiento, impacto y rodadura en las zapatas y bujes de la cadena de rodaje

La abrasión de las rocas ocurre mediante tres modos principales de contacto: deslizamiento, impacto y rodadura. El deslizamiento provoca, con mucho, el mayor desgaste en los equipos. Según una investigación publicada en la revista *Wear* en 2014, el deslizamiento genera de 3 a 5 veces más pérdida de material que el contacto por rodadura. Esto sucede porque las rocas realizan esencialmente microcortes en las superficies de las zapatas de oruga al desplazarse lateralmente sobre ellas. Cuando las máquinas encuentran cambios bruscos en el terreno, se produce el desgaste por impacto, lo que provoca la flexión y deformación de las fundas mientras acelera esas molestas grietas por fatiga subsuperficial que todos tememos. El contacto por rodadura no es tan perjudicial inicialmente, ya que solo causa fatiga superficial lenta. Sin embargo, surgen problemas cuando partículas abrasivas diminutas quedan atrapadas entre componentes móviles. Los datos también cuentan una historia clara: las observaciones de campo en canteras indican que aproximadamente del 60 al 70 % de las fallas tempranas de las zapatas de oruga se deben únicamente al contacto por deslizamiento.

Vías de degradación superficial: picaduras, astillamiento y fractura de bordes en rodillos y ruedas locas

Cuando las rocas rozan contra piezas portantes, generan distintas formas en que estos componentes fallan con el tiempo. El proceso de picadura comienza tras la acumulación de numerosos impactos pequeños que generan una fuerza suficiente para superar la resistencia local del material. Estos minúsculos puntos de tensión luego se agrandan hasta convertirse en problemas mayores denominados descascarillamientos, que constituyen, de hecho, una de las principales causas por las que los rodamientos de rodillos quedan completamente atascados. En el caso específico de las bridas tensoras, suele ocurrir algo distinto: predomina el astillamiento, ya que, al impactar directamente las rocas, el material tiende a agrietarse súbitamente en lugar de deformarse gradualmente. Asimismo, las fracturas en los bordes también se convierten en un problema: comienzan a propagarse desde pequeñas imperfecciones dejadas durante la fabricación, cuando las piezas están sometidas a esfuerzos de torsión. El tipo de roca también influye notablemente: materiales más duros, como el granito (con una dureza de aproximadamente 6-7 en la escala de Mohs), aceleran considerablemente el desgaste en comparación con rocas más blandas, como la caliza (cuya dureza es de unos 3-4 en la escala de Mohs). Estudios sobre los patrones de desgaste en los trenes de rodaje demuestran que el granito provoca aproximadamente un 40 % más de desgaste que la caliza.

Sinergia suelo–roca: Por qué las condiciones de terreno mixto aceleran y distorsionan El uso Patrones

Rocas incrustadas en arcilla o limo: abrasión amplificada y distribución irregular de la carga

Las rocas abrasivas se atascan en suelos cohesivos, como arcilla y limo, creando lo que denominamos una situación híbrida de alto desgaste en el campo. Cuando los suelos húmedos y pegajosos retienen estas rocas contra las cadenas de la máquina, la presión de contacto aumenta considerablemente. Hablamos de una intensidad de desgaste que es, de hecho, tres veces mayor en comparación con la que experimentan las máquinas al operar sobre terrenos uniformes. ¿Qué ocurre a continuación? Esas rocas atrapadas comienzan a actuar como pequeños abrasivos rotativos, funcionando básicamente como papel de lija que desgasta gradualmente los pasadores y bujes cada vez que giran. Al mismo tiempo, las partes más blandas del suelo se comprimen bajo cargas elevadas, mientras que las rocas incrustadas permanecen inmóviles, rehusándose a deformarse adecuadamente. Esto genera todo tipo de problemas en la forma en que se distribuye el peso sobre rodillos e idlers. La tensión termina concentrándose en ciertos puntos, lo que provoca picaduras y descascarillamientos en lugar de un desgaste uniforme en todos los componentes. No es de extrañar que observemos patrones de desgaste tan distintos en los trenes de rodaje cuando las máquinas operan en condiciones mixtas, comparados con entornos puramente rocosos o embarrados.

Respuesta operativa: Ajuste del diseño del tren de rodaje al terreno predominante

Los gestores de equipos que buscan reducir el desgaste prematuro y ahorrar dinero deben adaptar los diseños de los trenes de rodaje a las características principales del terreno identificadas durante las evaluaciones de suelos y rocas. Al trabajar con suelos cohesivos, como la arcilla, las orugas más anchas ayudan a distribuir mejor el peso, lo que evita que las máquinas se hundan en exceso. En suelos sueltos y arenosos, las fundas (bushings) más resistentes soportan mejor la acción constante de desgaste por fricción. Los entornos rocosos duros requieren rodillos e impulsores especiales fabricados con aleaciones resistentes, capaces de soportar las picaduras y astillamientos causados por los impactos. En terrenos blandos se necesita un tratamiento completamente distinto, con componentes diseñados para resistir tensiones repetidas sin deteriorarse con el tiempo. Las situaciones de terreno mixto, donde el limo contiene rocas, plantean desafíos particulares: normalmente exigen configuraciones robustas combinadas con juntas de estanqueidad mejoradas y puntos de contacto más resistentes en todo el sistema. Las pruebas reales demuestran que estos enfoques personalizados pueden aumentar la vida útil de los componentes aproximadamente un 30 % y reducir las reparaciones imprevistas. En lugar de adoptar especificaciones universales, este método brinda a los operadores resultados tangibles basados en lo que mejor funciona para cada condición específica del sitio de trabajo.

Sección de Preguntas Frecuentes

¿Qué son los suelos cohesivos y no cohesivos?

Los suelos cohesivos, como la arcilla, retienen agua y se mantienen unidos, mientras que los suelos no cohesivos, como la arena, son sueltos y secos.

¿Cómo afecta la dureza del suelo al desgaste de los equipos?

El suelo duro puede provocar impactos que se transmiten a través del equipo, lo que causa desgaste y posibles fallos.

¿Por qué las condiciones de suelo mixto suponen un reto para la maquinaria?

Las condiciones de suelo mixto provocan una distribución irregular de la carga y un desgaste acelerado de los componentes del equipo.