Desventajas de los rodamientos de enfriamiento con agua

Aunque el enfriamiento de agua todavía se usa en ciertos escenarios de alta carga y limitada en el espacio (como grandes compresores y canales de enfriamiento internos de asientos de rodamiento en algunas fábricas metalúrgicas rodantes), tiene desventajas significativas como medio de enfriamiento de rodamiento, lo que lo convierte en una elección subóptima en la mayoría de las aplicaciones industriales. Las siguientes son las desventajas del enfriamiento de agua:

1. Erosión del acero: el agua, especialmente el agua ordinaria no tratada, es un agente corrosivo potente para soportar el acero (como GCR15). Oxígeno disuelto, iones de cloruro, etc. Aceleran el proceso de corrosión electroquímica, causando óxido y picaduras en las superficies de las pistas de rodaje, elementos rodantes y jaulas.

2. Peligros de picaduras: las picaduras forman puntos de concentración de estrés, reduciendo en gran medida la vida de los rodamientos de fatiga y convirtiéndose en el origen del despliegue temprano. Los productos de corrosión (residuo de óxido) ingresan al área de lubricación para agravar aún más el desgaste.

3. Corrosión electroquímica: diferentes metales (acero de rodamiento, material de jaula, componentes adyacentes) forman una diferencia de potencial en el agua, que acelera la corrosión galvánica, especialmente en las aplicaciones de acero inoxidable o de aleación de cobre.

1. Destrucción de la película de aceite: el agua puede penetrar fácilmente en el sello del rodamiento (incluso si está bien diseñado, es difícil aislarlo por completo) y mezclar con el aceite\/grasa lubricante. El agua destruye la formación e integridad de la película de aceite lubricante, lo que resulta en una fuerte disminución en el rendimiento de la lubricación, el aumento de la fricción y el aumento del desgaste.

2. Emulsificación\/hidrólisis de lubricantes: el agua hace que el aceite lubricante emulsione y se deteriore (formando emulsiones de aceite en agua o agua en aceite), o hace que el aceite base de algunas grasas sintéticas se hidrolice, pierda la lubricación, las propiedades anti-ventas y anti-rustes.

3. Fuente de contaminación: las impurezas transportadas por el agua en sí, los microorganismos y los productos de corrosión causados ​​por todos ellos se vuelven contaminantes abrasivos dentro del rodamiento, causando desgaste abrasivo.

1. El sistema de agua de enfriamiento (especialmente cuando la temperatura es adecuada) es un semillero para bacterias, algas y hongos para crecer. Forman biopelículas que se adhieren a las superficies de tuberías, canales de enfriamiento y componentes relacionados con el rodamiento.

2. Metabolitos microbianos (como ácidos orgánicos y sulfuro de hidrógeno) corroe directamente los metales.

3. Las biopelículas obstaculizan la eficiencia de la transferencia de calor y pueden caer y bloquear pequeños canales de flujo (como los orificios de enfriamiento en los asientos del rodamiento).

4. La actividad microbiana consume aditivos del tratamiento de agua e interfiere con el control de calidad del agua.

La cavitación puede ocurrir en áreas con flujo de agua de alta velocidad o fluctuaciones de presión severas (como chorros de agua cerca de enfriamiento y sistemas de bombeo). La fuerza de impacto de los microjets generados por el colapso instantáneo de burbujas en áreas de alta presión es suficiente para causar picaduras (picaduras) en la superficie del anillo de cojinetes o la pared del canal de enfriamiento, destruyendo el acabado superficial e inducir grietas de fatiga.

Para frenar la corrosión y el crecimiento microbiano, altamente purificado (como el agua desionizada) y el agua tratada con inhibidores de corrosión, inhibidores de escala, bactericidas y otros agentes químicos.

La calidad del agua requiere monitoreo continuo (pH, conductividad, recuento microbiano, concentración de iones, etc.) y mantenimiento regular (drenaje, reemplazo de agentes, limpieza del sistema).

Estas medidas de tratamiento aumentan significativamente la complejidad y los costos operativos del sistema. Una vez que el control de calidad del agua falla, el riesgo aumenta bruscamente.

Choque térmico: el agua fría rociada directamente sobre los componentes de los cojinetes de alta temperatura puede causar estrés térmico debido a la contracción local aguda, lo que puede causar grietas en casos extremos (aunque no es tan común como en el enfriamiento de al apagado, el enfriamiento de alta velocidad todavía tiene riesgos).

Congelamiento: en ambientes fríos o durante las paradas, si el agua residual en el sistema no está drenada, la expansión del hielo dañará las tuberías, las articulaciones, las sellos e incluso los cojinetes en sí.

Diseñar un sistema de sellado que pueda evitar que el agua (especialmente el agua presurizada) invadir la cavidad del rodamiento durante mucho tiempo es extremadamente difícil y costoso. La falla del sello significa que el agua entra directamente en el área de lubricación del núcleo, causando la serie de problemas mencionados anteriormente.

Dadas las propiedades inherentes del agua (corrosiva, incompatible con lubricantes y promoviendo microorganismos) y la complejidad de mantenimiento, los desafíos de sellado y los posibles modos de falla que trae, el agua no es el medio de enfriamiento preferido en la mayoría de las aplicaciones de enfriamiento.

Enfriamiento de aceite:Use aceite lubricante para enfriamiento de circulación. El aceite en sí tiene lubricidad y resistencia al óxido, se mejoran una buena compatibilidad con los materiales de rodamiento y el enfriamiento y la lubricación. El sistema es relativamente maduro y confiable. Es el método de enfriamiento de cojinete convencional.

Enfriamiento de aire (enfriamiento de aire):Disipación de calor de convección forzada a través de ventiladores o aire comprimido. No hay riesgo de fuga de líquido, mantenimiento simple y bajo costo. Adecuado para ocasiones con carga de calor mediano o espacio permitido.

Mejorar el diseño para reducir la generación de calor:Optimizar la selección del rodamiento, la eliminación, la precarga y la precisión de ajuste, mejorar los métodos de lubricación (como la lubricación de gas de petróleo) y reducir la generación de calor por fricción de la fuente.

Por lo tanto, a menos que en escenarios extremadamente especiales con garantías estrictas de tratamiento de agua y riesgos potenciales aceptables, los ingenieros deben dar prioridad al enfriamiento de aceite, enfriamiento de aire u otros métodos de enfriamiento más seguros y confiables para garantizar la larga vida útil y el funcionamiento estable de los rodamientos. La carga de mantenimiento a largo plazo y el riesgo de falla que el enfriamiento por agua a menudo superan con creces las ventajas de eficiencia de enfriamiento que pueden aparecer en la etapa inicial.