Cómo la compatibilidad de los componentes del tren de rodaje afecta el rendimiento de la excavadora

Por qué la compatibilidad de los componentes del tren de rodaje es fundamental para Integridad mecánica

Desgaste en cascada: cómo los rodillos, piñones y cadenas de oruga no coincidentes aceleran la falla del sistema

Cuando las piezas del tren de rodaje no encajan correctamente, se desencadena toda una serie de problemas que nadie desea tener que resolver más adelante. Incluso un pequeño desalineamiento de un rodillo de aproximadamente 1,5 mm puede incrementar la tensión sobre los eslabones de la cadena hasta un 27 %, según estudios recientes del IAEM publicados en 2023. Esto genera fuerzas desiguales que afectan gravemente a las fundas y aceleran el desgaste de los dientes del piñón por encima de lo normal. Lo que ocurre después también es bastante grave: el desequilibrio transmite vibraciones a todos los demás componentes del sistema, lo que provoca el deterioro de juntas estancas, daños en los rodamientos y debilitamiento de esos puntos de fijación tan importantes. Estos problemas se acumulan con el tiempo. En tan solo unos pocos meses, con frecuencia observamos que las cadenas de oruga duran únicamente el 60 % de su vida útil prevista, y los rodillos deben reemplazarse el doble de veces de lo habitual. Por eso, utilizar desde el principio componentes de precisión perfectamente emparejados marca una diferencia tan significativa. Cuando todas las piezas encajan correctamente, las cargas se distribuyen de forma uniforme sobre cada superficie de contacto, evitando así estos costosos fallos antes incluso de que comiencen.

El principio de ingeniería: el perfil del diente de la rueda dentada, el paso de la cadena y la geometría del casquillo deben diseñarse de forma conjunta

Una transmisión óptima de potencia exige una ingeniería sincronizada entre tres elementos interdependientes:

• Perfil del diente de la rueda dentada , diseñado para alojar la superficie del casquillo sin cargas puntuales
• Paso de la cadena , que rige el momento de engranaje y la distribución de la fuerza longitudinal
• Geometría del casquillo , que define el área de contacto y la concentración de tensiones

Cuando las tolerancias de paso superan los 0,8 mm, generan fuerzas de impacto lo suficientemente intensas como para romper efectivamente los dientes de la rueda dentada. Las fundas endurecidas, con una dureza clasificada entre 55 y 60 HRC, requieren niveles de dureza equivalentes en los dientes para evitar problemas de desgaste prematuro. Los sistemas diseñados de forma integrada desde el inicio mantienen una tensión constante en la cadena durante toda su operación. Este enfoque reduce aproximadamente un 34 % esos picos repentinos de carga en comparación con configuraciones que utilizan componentes no compatibles. Como beneficio adicional, estos sistemas correctamente integrados alcanzan de forma constante el importante objetivo de vida útil de 10 000 horas sin ningún problema.

Consecuencias en el rendimiento derivadas de la incompatibilidad de componentes del tren de rodaje

Reducción de la tracción y de la eficiencia en la transmisión de potencia debida a inconsistencias en el sincronismo y la tensión

Los componentes que no encajan correctamente alteran la sincronización entre piñones y cadenas, lo que reduce globalmente la eficiencia de la transmisión de potencia. Si los dientes de los piñones conductores no se alinean con precisión respecto a los casquillos, la distribución de las fuerzas se vuelve irregular. Esto provoca deslizamientos ocasionales y puede suponer una pérdida de aproximadamente el 12 % en la eficiencia del tren de transmisión. Cuando la carga es muy elevada, la tensión desigual a lo largo de distintas zonas de la oruga genera puntos de desgaste asimétricos. ¿Cuál es el resultado? Una marcha irregular y una menor capacidad para superar pendientes. Esto resulta especialmente crítico al ascender cuestas con una inclinación superior a unos 15 grados, ya que, a dichos ángulos, un control preciso de la potencia no es simplemente deseable: es absolutamente indispensable tanto para garantizar la seguridad como para realizar el trabajo de forma eficiente.

Vibración excesiva y tensión estructural: Relación entre el desalineamiento entre rodillos y zapatas y los umbrales operativos (>3,2 mm/s RMS)

Cuando los rodillos de los zapatos se desalinean incluso ligeramente más allá de lo especificado por los fabricantes, comienzan a acumularse vibraciones peligrosas en todo el sistema. Tan solo una desviación mínima de 0,8 mm fuera de la trayectoria puede hacer que estas vibraciones aumenten hasta superar el nivel crítico de 3,2 mm/s RMS, umbral ampliamente reconocido como indicador de problemas para la integridad estructural. Lo que ocurre a continuación es bastante directo: dichas vibraciones se transmiten directamente a través de los soportes del bastidor y empiezan a generar pequeñas grietas en las soldaduras y alrededor de los rodamientos. Según una investigación reciente del año pasado sobre la fiabilidad de equipos pesados, las máquinas que operan más allá de este límite de vibración requieren el reemplazo de piezas casi medio año antes de lo habitual. ¿Cuál es la conclusión? Las facturas de mantenimiento aumentan entre un 30 % y un 65 % adicional cuando el equipo alcanza las 10 000 horas de operación bajo estas condiciones. Para los responsables de planta que vigilan de cerca sus presupuestos, mantenerse por debajo de este umbral marca toda la diferencia en los costes a largo plazo.

Navegación de la compatibilidad de componentes del tren de rodaje de posventa

Más allá de las dimensiones: por qué «equivalente» no significa «compatible» — Dureza del material, tratamiento térmico y variación en la respuesta a la carga

Al seleccionar piezas de tren de rodaje de posventa, las personas suelen centrarse demasiado únicamente en el ajuste dimensional. Sin embargo, lo que realmente importa son las propiedades del material que determinan si los componentes funcionarán adecuadamente en conjunto. Algunas piezas pueden parecer intercambiables con otras, pero existen importantes diferencias subyacentes. Tomemos, por ejemplo, la dureza Rockwell: las variaciones superiores a tres puntos en la escala C son muy significativas. Luego está el tratamiento térmico aplicado y la forma en que los materiales responden a las tensiones durante el movimiento. Un estudio reciente de 2023 sobre excavadoras mineras reveló que casi cuatro de cada diez fallos prematuros de cadenas se debieron a que las bujes eran demasiado blandos, según las directrices ASTM E18. Incluso cuando todas las mediciones coincidían exactamente con las especificaciones, esos materiales más blandos siguieron causando problemas a largo plazo.

Cuando los tratamientos térmicos se desvían de las especificaciones, esto afecta gravemente la integridad de los componentes. Tomemos, por ejemplo, los rodillos endurecidos por inducción: si su profundidad de capa termina siendo aproximadamente un 15 % menor que la exigida por las especificaciones del fabricante original (OEM), ello provoca la aparición de grietas por fatiga mucho más rápidamente al someterlos a cargas repetidas superiores a 180 kN. Y aquí hay algo aún peor: durante esas situaciones de esfuerzo intenso, con frecuencia observamos problemas en las respuestas a la carga, que resultan altamente impredecibles. Un piñón cuya resistencia al límite elástico no coincide con lo especificado puede comenzar a deformarse mucho antes de lo previsto, llegando incluso a hacerlo a tan solo el 80 % de su capacidad nominal. Esto expone a todos al riesgo de saltos de cadena y, potencialmente, a fallos totales del sistema a largo plazo.

Verifique siempre las certificaciones metalúrgicas —incluidas las pruebas de dureza Vickers según la norma ISO 6507— y compare las calificaciones de carga dinámica con los planos técnicos del fabricante original (OEM). Los fabricantes reconocidos proporcionan hojas de datos completas de los materiales; dicha comparación rigurosa es imprescindible para evitar fallos del sistema costosos.

Mejores prácticas para optimizar la compatibilidad de los componentes del tren de rodaje

Hacer las cosas bien comienza con verificar cuidadosamente las mediciones. Una buena práctica consiste en medir el paso de la cadena, el tamaño de los bujes y el estado de los dientes de las ruedas dentadas utilizando calibradores adecuadamente calibrados, comparándolos con las especificaciones del fabricante de equipo original. Una investigación publicada el año pasado en el Journal of Mechanical Engineering reveló que, cuando las mediciones del paso se desvían más de ±0,5 mm, las piezas tienden a desgastarse aproximadamente un 47 % más rápido de lo normal. En cuanto a la coincidencia de materiales, las pruebas de dureza son realmente importantes. Los bujes y rodillos deben tener valores similares de dureza Rockwell C, dentro del rango de 55 a 62 HRC, y deben haber sido sometidos al mismo tipo de proceso de tratamiento térmico, para evitar desequilibrios en la concentración de tensiones. La instalación exige seguir exactamente las especificaciones de par de apriete indicadas por los fabricantes, con el fin de garantizar una tensión uniforme en todos los componentes. También resulta sensato verificar el alineamiento de las zapatas de la oruga mediante niveles láser, ya que cualquier desviación superior a 2 mm por metro puede provocar vibraciones que superen los límites seguros de aproximadamente 3,2 mm/s RMS. Llevar un registro digital de los patrones de desgaste y anotar los números de lote de los componentes ayuda a predecir cuándo podrían fallar las piezas antes de que ocurra efectivamente la avería. Informes de campo procedentes de canteras de áridos demuestran que este enfoque reduce el tiempo de inactividad en aproximadamente un tercio en entornos agresivos donde el polvo y las partículas abrasivas constituyen problemas constantes.

Preguntas Frecuentes

¿Cuáles son las causas comunes de la incompatibilidad de los componentes del tren de rodaje?

Las incompatibilidades pueden deberse a propiedades de los materiales incompatibles, dimensiones incorrectas o tratamientos térmicos inadecuados. La falta de sincronización entre los perfiles de los dientes de la rueda dentada, el paso de la cadena y las geometrías de los casquillos en las fases de diseño y fabricación también puede provocar problemas.

¿Por qué es importante la dureza del material en los componentes del tren de rodaje?

La dureza del material influye en la resistencia al desgaste y en la distribución de cargas. Niveles adecuados de dureza ayudan a prevenir el desgaste prematuro y garantizan la durabilidad. Las diferencias en la dureza Rockwell C pueden provocar desequilibrios y concentraciones de tensión, afectando finalmente al rendimiento.

¿Cómo pueden afectar los componentes de aftermarket a la integridad mecánica?

Aunque los componentes de aftermarket puedan parecer dimensionalmente equivalentes, las diferencias en las propiedades de los materiales, los tratamientos térmicos y las respuestas a las cargas pueden causar incompatibilidad. Estas variaciones pueden provocar fallos de los componentes y aumentar los costes de mantenimiento.