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M A N T E N I M I E N T O

MALACATESde

los

SISTEMA DE FRENOSSISTEMA DE FRENOS

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de fallas

SISTEMA PRINCIPAL DE FRENOS DEL MALACATE.Muchos de los miles de malacates en el mundo han alcanzando y superando los 20 años de edad, y los problemas se están encontrando en el sistema de freno principal.

Estos pueden incluir problemas de continuidad y asentamiento de la banda, “patadas de palanca” de freno, fracturas en el extremo de la banda y daños por el constante ajuste de las tuercas.

En estas fotos, se puede ver como la banda del malacate tiene un duro despiste en el lado interno. El revestimiento se ha desollado por el frotamiento contra la pared de la brida de la banda.

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Esta foto muestra el haz (viga) del pasador del soporte del ecualizador del malacate. Este orificio de perno está gastado de 3/16 de pulgada. El frente del orificio se ha gastado cerca de 1/32. Este desgaste desigual entre la parte delantera y trasera de la oreja permite que el haz (viga) del ecualizador se balanceé en sí mismo perpendicular a su plano normal de movimiento. Esta

situación normalmente sólo se produce cuando el malacate ha alcanzado o excedido los 20 años de servicio.

Junto con este problema, lo que se observa normalmente es que el hueco que mantiene las tuercas ajustadas se ha desgastado, el orificio se ha ovalado y el reborde de detención que mantiene el ajuste de

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Esta foto muestra dos tuercas de auto ajuste, nótese el desgaste de los bordes en la tuerca usada.

Es esencial que cuando se apliquen los frenos, la tuerca de ajuste esté firmemente anclada en su cuadro para que la tracción sea uniforme desde el extremo final de la banda de freno.

En la situación que hemos visto en estas fotos, las bandas no asientan uniformemente y el resultado final se puede ver en la foto siguiente.

En la parte inferior de esta foto, se puede observar que el punto de inicio de la fractura se encuentra en la primera serie de agujeros para los forros de freno. En teoría, las bandas no deben ser de mucha tensión en este “extremo muerto”. Sólo cuando la banda se encuentra sometida a una carga desigual se presenta el caso. En el ciclo de vida normal, el “extremo vivo” de las bandas es sometido a fuerzas de flexión y sujeto al desgaste por fatiga.

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La siguiente área de preocupación en la inspección de los sistemas de frenos, es la parte inferior del haz (viga) del ecualizador. No debe tener ningún anillo de desgaste.

Ya que esto permitiría que la tuerca de ajuste salga contra el reborde del soporte y contribuya a un tiro disparejo que pueda causar la torsión de las

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Esta figura ilustra el sistema de frenos y sus componentes individuales.

Compruebe si hay grietas a lo largo del respaldo de las bandas a través de los orificios para los tornillos, así como los extremos “vivo” y “muerto” por lo menos 24 pulgadas del respaldo de los extremos.

Cheque el desgaste de los frenos a través de eje, en las bielas pequeñas y en sus ranuras.

Observe si hay juego excesivo en el eslabón "S" o sus conexiones de manivela.

Vea el claro o juego entre las orejas y el haz (viga) ecualizador. Busque el desgaste desigual al frente y atrás de la oreja.

Verifique si hay desgaste excesivo en el ajuste de tuercas, al extremo del haz (viga) o soporte inferior.

El desgaste de la oreja del soporte de la (viga) haz ecualizador, a menudo es irregular con mucho mayor desgaste atrás que al frente de la oreja. Este causa que el haz (viga) baile sobre su eje cuando se activan los frenos. El desgaste excesivo en las orejas debe ser corregido por los medios siguientes: re-barrene y recubra, suelde y re-perfore, o corte y reemplace.

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La solución OEM es vender nuevas placas con agujeros previamente perforados, esto no es la mejor opción. La sustitución debe ser considerada como la última opción, las orejas corren a contra pie del haz (viga), atacando la soldadura, posesionándose y manteniéndose en lo soldado y es casi imposible mantener los orificios perpendiculares y centrados en el espacio del diámetro.

Con una barra de taladro portátil, es muy fácil agrandar ligeramente el agujero e insertar un casquillo o buje de acero templado. Esto también mejora la falla a consecuencia del desgaste a tal punto de volver a usar el pin del ecualizador que es la parte más económica de reemplazo.

Las orejas están hechas de placa de acero templado y son compatibles con la reparación de soldadura. En locaciones remotas, soldando los lados superiores de los agujeros y lijando el respaldo circularmente se han obtenido grandes éxitos.

El buje del haz (viga) del ecualización debe ser reemplazado si se detecta cualquier desgaste por encima de 0.020".

Las siguientes precauciones acerca de los sistemas de frenos incluyen el uso de métodos de prueba no destructivos (en inglés NDT, Not Destructive Testing) en los frenos y las bandas.

Ha llegado a ser muy común para las empresas usar métodos “NDT”, como el

realizar el “MPI” (inspección magnética de partículas) sólo en las bandas que son fácilmente accesibles. Nótense en la fotografía las dos áreas en el extremo (muerto” de las bandas de freno, el contraste de la pintura blanca de ayuda que se ha aplicado. Esta es la zona NO-CRITICA más absoluta de la banda. Esto deja a la cuadrilla de perforación con un falso sentido de seguridad. Desde los agujeros para los tornillos del primer block de freno hasta el otro extremo de las bandas del malacate son las áreas propensas a la presión y la fatiga.

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Las bandas deben ser inspeccionadas cuando van a volver a ser re-alineadas y en tal inspección el diámetro interior de la banda debe estar en el 10%. Esto se puede hacer con MPI o un tinte penetrante. Normalmente el interior de las bandas no es pintado y el óxido y la corrosión pueden degradar la fuerza de la banda. Pintar el interior de las bandas no es recomendable ya que los blocks de freno se afianzan en esta superficie rugosa que los ayuda sostenerse a sí mismos en su lugar.

El último comentario sobre estos sistemas de frenos es el tema de cómo los blocks de freno llegan a fallar y perderse. Este problema comenzó a ser más frecuente a mediados de los 90's después de que el uso del asbesto fue prohibido. Ha habido infinidad de problemas con otros tipos de materiales en cómo estos son almacenados, en los tejidos, y en los adhesivos o aglutinantes utilizados para conservar los bloques compactos.

El mayor factor contribuyente para que los próximos blocks no se suelten es que estos sean proporcionados por proveedores de equipo original como los Blocks Silverline.

Las tuercas que se especifican para unir los blocks y las bandas en conjunto se denominan comúnmente tuercas de apriete. Estas pueden ser identificadas por los engarces en la parte que debe hacer contacto con la banda. Estas tuercas requieren alrededor de 10 pies/libra para apretarlos con los tornillos de latón. Ello requiere un fuerte torque de seguridad y es casi imposible conseguir la compresión adecuada en el revestimiento sin romper los pernos.

Una vez que los tornillos son instalados reapretarlos es imposible lo cual desafía el adagio de la vieja escuela de volver a apretar después de que los blocks han asentado.

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En esta foto, se puede ver dónde corrían los tornillos sueltos.

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En esta foto, se puede observar que la mayoría de las tuercas están sueltas. Las tuercas originales utilizadas fueron llamadas Kep-Nut y tenían una arandela de estrella giratoria fija a la tuerca. Estas habían funcionado bien durante muchos años, no tenía los problemas que ahora vemos con su reemplazo.

El uso de las tuercas Ny-lock u otras tuercas de fijación propia se puede hacer, siempre y cuando no sean demasiado difíciles de instalar en los tornillos. El aumento de la fricción y la compresión de los forros de las bandas deben tenerse en cuenta cuando se aprieten los tornillos.

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de fallas Casi todos los rims OEM de repuesto proveídos desde el año 1987 son de recubrimiento soldado. C-E los ha utilizado desde la década de 1960. Nacional utilizó a su vez rims templados y revestidos hasta el año 1987, y la mayoría de la literatura refleja que es permitido el desgaste de ½ pulgada o más en los rims de los frenos. Actualmente, el manual AIDC muestra el desgaste permisible para la mayoría de los malacates.

La sobrecapa soldada de los rims ha demostrado en el campo ser muy superior a su homólogo o contraparte “rim templado” y una esperanza de vida promedio de 15 a 20 años. De acuerdo con los manuales del IADC, a

todos los rims de sobrecapa soldada sólo se les permite un desgaste de ¼ de pulgada. La razón de esto es doble. En primer lugar porque el desgaste progresivo tiende a adelgazar la sobrecapa soldada, y esto empieza a fracturar el alma donde se alojan los blocks de freno. Este material extremadamente duro y abrasivo, empieza a quebrarse arrancando el resto de la superficie del rim. En segundo lugar el material del alma es suave y una vez que la capa de recubrimiento se ha ido el desgaste se vuelve extremadamente acelerado. La regla de oro aquí es: el primer ¼ de pulgada de desgaste puede tomar 20 años, el ¼ de pulgada siguiente puede pasar en 6 meses.

Esta foto muestra un ejemplo clásico de sobrecapa soldada llegando al final de su vida útil. Nótese la travesía del resquebrajamiento, esto se encuentra en todas los rims de sobrecapa soldada.

Este malacate tenía 19 años y este rim es original. Aparte de esta zona de la foto de apoyo, se encontraron 5 ó 6 áreas similares en ambos rims donde la sobrecapa había empezado a romperse. Los rims retirados en este momento del desgaste serían buenos candidatos para el retrabajo.

INSPECCION DEL RIM DE FRENO

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El siguiente dibujo muestra un corte del rim de los frenos.

Otras áreas de falla son: (A) De la junta de la manga se atribuyen al rim.

(B) y (C) De la junta en la entrada de agua, sobre todo en los rims más antiguos de acero inoxidable. Esta situación puede ser agravada por el agua sucia o un pH debajo de 6. La experiencia ha demostrado que un nivel de pH de 6.5 a 7, prohibirá la mayoría de la corrosión y reducirá al mínimo la formación de escoria en ambos rims, así como el uso de los frenos auxiliares (Baylor). El uso de agua limpia también ayuda a retardar el proceso de erosión originado por la turbulencia que se forma dentro de ambas unidades. Al tiempo que los rims son objeto de inspección o de reemplazo, verificar la corrosión y el desgaste en el lado de acoplamiento de la brida (D). Los rims del

Malacate dependen de fijación de fricción de metal a metal, así como en los tornillos para sostener los bordes de las bridas. Se ha encontrado en los malacates más antiguos donde medidores de espesores podrían insertarse 4 pulgadas abajo entre el rim y la brida entre los tornillos debido a que el metal se perdía en esta área por la corrosión entre los componentes. Esta situación colocaba la carga de trabajo completamente en los en los tornillos del rim que no fueron diseñados para resistir en tales circunstancias.

Algo digno de mencionar sobre el tema de la inspección de los rims son las pruebas de ultrasonido del espesor de la pared. Esta prueba debe ser realizada sobre la cara del rim, tanto como alrededor de las juntas de la entrada y salida del agua. La mayoría de los malacates grandes tienen no menos de 1.1/16 de pulgada de material entre la superficie de los forros de freno y la manga de agua.

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CONEXION DE ENTRADA DE AGUA

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INSPECCIÓN DE LAS BANDA DE FRENO.

Intentar inspeccionar, mientras que las bandas están todavía en el malacate, no es un trabajo confiable ni seguro del todo, y deja a la cuadrilla con un sentimiento de falsa de seguridad.

En un buen sistema de frenos no gastados el extremo “vivo” de la banda, viendo todos los ciclos de fatiga desde el enganche y desenganche, es el área de la banda más crítica de inspeccionar. Esta zona de la banda está encerrada en el fondo y por lo tanto no es accesible. La inspección a ojo redondo del extremo “muerto” y la porción expuesta del perno, es controlar el área absolutamente menos crítica de las bandas.

Cualquier inspección de la banda sólo debe realizarse cuando los blocks de freno están siendo reemplazados y las bandas están fuera del malacate.

1) Retire los blocks de freno usados de la banda.

2) Compruebe si hay corrosión en el interior de la banda de freno (10% de pérdida permisible).

3) Busque la deformación, el alongamiento de los agujeros de los tornillos (10% permitido).

4) Compruebe la deformación de los agujeros de los extremos “vivo” y “muerto” (10% permitido).

5) Revise al 100% la banda de freno para las grietas a través de la Inspección Magnética de Partículas o por medio de Sustancias Penetrantes, prestar especial atención a las perforaciones para los tornillos donde se unen los blocks.

6) Ponga las bandas abajo sobre una superficie plana revise cualquier signo de flexión o acodamiento, así como en general, lo lizo del contorno y curvatura.

Con la excepción de los puntos 4 y 6 si en cualquier otro punto de los anteriormente mostrados, está fuera de tolerancia la banda de frenado, ésta debe ser desechada. Los bujes pueden ser reemplazados. Las bandas pueden volver a ser roladas si es necesario, pero al final deberán ser inspeccionadas por el método “MPI” (Inspección Magnética de Partículas), si se hace esto.

Muchos tipos de las bandas son de acero endurecido y las grietas presentes en su superficie son consideradas como fatiga, y las causas se relacionan de inmediato a su resquebrajamiento. Ninguna soldadura sobre los extremos de la banda debe correr en todo el ancho de ésta, pues formaría un conjunto de presión sobre la

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misma. Las bandas de origen desconocido deben ser más que cuidadosamente inspeccionadas, ya que éstas están sujetas a millones de duros ciclos de fatiga durante su vida útil de trabajo.

Todas las bandas que hayan excedido los 10 años de vida útil, deben ser retiradas del servicio y luego cortarse.

Si la banda está bien:

1) Proceda a desarmar, y preparar el lado exterior de la banda solamente. Es aconsejable preservar la parte interior hasta que los nuevos Blocks Silverline sean instalados. La práctica más común es la inmediata instalación de nuevos blocks en las bandas de repuesto y dejarlas almacenados adecuadamente.

2) Instale los nuevos blocks de freno y apriete los tornillos de forma apropiada, de 17 a 20 pies/libra para los tornillos con tuercas con arandela de seguridad o a prueba de movimiento (Kep-Nut), 20 a 25 pies/libra para las tuercas Ny-lock y Flex-lock.

3) Asegure a todos los tapones insertados después de que los tornillos hayan sido apretados. Algunos criterios no indican el uso de tapones en los blocks de freno, históricamente, hemos visto muchos bordes rasgados por basura acumulada en los huecos de las perforaciones que se dejan sin taponar, de tal manera que es preferible tapar las perforaciones usando los tapones propios del block.

INSPECCION DEL PERNO DE LA BANDA DE FRENO:

1) Revise los pernos por deformación (no permitido).

2) Compruebe el desgaste (10% es el máximo permitido).

3) Comprobar si hay grietas a través de “MPI” o Tinte Penetrante (ninguna grieta es permitida).

4) Cuídese de cualquier perno de repuesto endurecido.

Nota: Los pernos utilizadas en los enganches del freno son de acero bastante suave, muchos son inoxidables, las fallas diseñadas por consecuencia cuentan en el desgaste de los pernos en lugar de gastar las partes más caras (bandas) de componentes, con factores tales como el acero dulce que tiene menos tendencia a la fractura. El uso de lubricantes de base “Moly” detiene la mayoría de todos los problemas de fisuras del perno. El uso de productos basados en cobre o aluminio, podrían agravar y contribuir a los problemas de fisuras en la mayoría de los pernos.

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