El fallo de los pernos de unión de la brida del cilindro en espiral o del manguito cónico en el interior del eje hueco, en el extremo de alimentación de un molino tubular, puede parecer sencillo, pero se trata, de hecho, de un problema técnico que afecta a muchas fábricas de cemento. Las manifestaciones concretas de la rotura de los pernos son el aflojamiento y la rotura frecuentes de los pernos de unión de la brida del cilindro espiral o del manguito cónico, lo que hace que los pernos se aprieten repetidamente solo para volver a aflojarse, y se sustituyan repetidamente solo para volver a romperse. Esto provoca la separación entre la brida del eje hueco del molino tubular y la brida del cilindro espiral o del manguito cónico, e incluso hace que el cilindro espiral o el manguito cónico sobresalgan entre 10 y 30 mm del eje hueco. A continuación, el material raspa directamente el eje hueco, lo que provoca también el desgaste de este.

La rotura del perno suele producirse en la zona de transición entre la cabeza y el vástago del perno. Tras la rotura, el vástago roto suele quedar atascado dentro del orificio roscado del eje hueco y no se puede extraer, lo que supone un inconveniente considerable a la hora de sustituir el perno.

(1) Análisis de las causas

El cilindro en espiral del molino tubular gira gracias a la fricción con la brida del eje hueco. El contacto entre el cilindro en espiral (o manguito cónico) y el eje hueco suele producirse únicamente en dos puntos:

① El anillo de apoyo situado cerca del cuerpo del molino, donde encaja con la pared interior del eje hueco. Su función es permitir la libre dilatación térmica del cilindro en espiral, al tiempo que proporciona un punto de apoyo. La holgura de ajuste suele ser de 0,5 a 1,5 mm. Sin embargo, esta ligera holgura hace que el cilindro en espiral se comporte como un voladizo y también provoca el balanceo del cilindro en espiral o del manguito cónico.

② La unión entre el extremo exterior del cilindro en espiral (o manguito cónico) y la brida del eje hueco. Normalmente, se roscan roscas internas en la brida de la cara frontal del eje hueco y se utilizan entre 12 y 32 pernos hexagonales de tamaño M16 a M30 para fijar la brida del cilindro en espiral (o manguito cónico) al eje hueco. De hecho, este es el único punto que fija el cilindro en espiral (o manguito cónico) al eje hueco. Por lo tanto, el cilindro en espiral (o manguito cónico) se instala, en teoría, en voladizo. Es extremadamente importante que el anillo de pernos de la brida se apriete correctamente.

Al observar el patrón de fallo de los pernos, se constata que el aflojamiento casi siempre precede a la rotura; es decir, antes de que los pernos de unión se rompan, primero se aflojan. El punto de rotura suele situarse en la transición entre la cabeza y el vástago del perno.

A juzgar por las marcas de fractura, los pernos se han roto por una fuerza de tracción y no por una fuerza de cizallamiento. Esto indica que los pernos de unión de la brida del cilindro en espiral (o manguito cónico) fallan debido a la vibración del molino y, lo que es más importante, porque la oscilación del extremo en voladizo del cilindro en espiral (o manguito cónico) se transmite al extremo de la brida, lo que provoca que los pernos atornillados en la brida del eje hueco se aflojen gradualmente. Como resultado, las dos caras de la brida pierden fricción y se separan, lo que provoca que el cilindro en espiral (o el manguito cónico) se deslice lentamente fuera del eje hueco. Bajo el impacto repetido de las bridas, la tensión sobre los pernos se concentra gradualmente en la esquina de transición entre la cabeza del perno y el vástago, lo que da lugar a grietas por fatiga y, finalmente, a la fractura en ese punto.

(2) Métodos de tratamiento

① Establecer un sistema de inspección periódico. Cuando se detecte que un perno se ha aflojado, hay que apretarlo inmediatamente para reducir las roturas provocadas por el aflojamiento. Sin embargo, este enfoque solo trata los síntomas y no resuelve la causa raíz; además, es difícil de mantener y el problema del aflojamiento de los pernos no se resuelve de forma definitiva.

② Reparación de emergencia tras la rotura de un perno:

a. Si el vástago roto queda atascado dentro del eje hueco y no se puede extraer, el cilindro en espiral (o el manguito cónico) se puede soldar a la brida del eje hueco. Sin embargo, esto planteará dificultades a la hora de sustituir el cilindro en espiral (o el manguito cónico) en el futuro.

b. Volver a taladrar los orificios de la brida del cilindro en espiral (o del manguito cónico), volver a roscar la brida de la cara frontal del eje hueco y apretar los pernos nuevos. Este método también presenta algunos inconvenientes y resulta bastante engorroso.

③ Mejorar el método de fijación de las bridas:

Añadir una brida externa al eje hueco. Cambiar el método original, que consistía en utilizar orificios roscados en la brida del extremo del eje hueco para la unión atornillada con la brida del cilindro en espiral (o del manguito cónico), por un método de unión que utilice una brida externa del eje hueco y la brida del cilindro en espiral (o del manguito cónico), con pernos, tuercas, arandelas de seguridad y otros elementos de fijación para sujetar las dos bridas. Esta estructura proporciona un par de apriete en los pernos, lo que resuelve por completo el problema anterior de un apriete insuficiente. Incluso si se rompe un perno, es fácil de sustituir.

Esta modificación resulta muy ventajosa para los sistemas de fijación de molinos ya existentes y es fácil de aplicar, lo que la convierte en una solución sencilla, práctica y eficaz.

La soldadura de la nueva brida exterior al eje hueco debe realizarse respetando estrictamente los requisitos de calidad de la soldadura. Antes y después de la soldadura, deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

a. Elige elementos de fijación fiables. Por lo general, se pueden utilizar pernos en lugar de tornillos para evitar los defectos de fabricación que suelen aparecer en la transición entre la cabeza del tornillo y el vástago.

b. Elegir los métodos de soldadura, los electrodos y la corriente de soldadura adecuados. Las condiciones en la obra durante la soldadura, como la preparación de las ranuras de soldadura, el precalentamiento previo a la soldadura y el mantenimiento del calor tras la soldadura, también deben cumplirse estrictamente de acuerdo con los requisitos técnicos pertinentes para evitar defectos como grietas en la soldadura, inclusiones de escoria y porosidad.

Dado el espacio reducido en la cabeza del molino, es preferible utilizar soldadura en ángulo o soldadura solapada para unir la nueva brida exterior al eje hueco.

④ Añadir una unión rígida entre la tapa del extremo del molino y el cilindro en espiral. Es decir, instalar una estructura de unión rígida capaz de absorber unos pocos milímetros de expansión, de modo que el cilindro en espiral (o el manguito cónico) cuente con un punto de apoyo fijo adicional más allá de la brida del extremo. Esto evita el bamboleo provocado por el cilindro en espiral en voladizo y reduce la tendencia a que se aflojen los pernos de la brida final.

⑤ En el caso de los molinos de tamaño grande y mediano, se pueden añadir placas elásticas al cilindro en espiral (o al manguito cónico) para absorber el empuje hacia fuera generado por la oscilación de los extremos, reduciendo así el impacto sobre la brida de unión y los pernos y, en consecuencia, minimizando el aflojamiento y la rotura de los pernos.