mecanico

PREDICCIÓN DE VIDA REMANENTE EN EJES DE MAZA SUPERIOR DE MOLINO DE CAÑA
REVISTA INGENIERÍA E INVESTIGACIÓN VOL. 26 No.1, ABRIL DE 2006 (78-85)

maz
Predicción de vida remanente en ejes de ma za
superior de molino de caña
Predicting remaining life in upper sugar-mill shafts
Sara Rodríguez Pulecio, 1 John Jairo Coronado Marín2 y Nelson Arzola de la Peña 3
RESUMEN

En este artículo sepresenta un método basado en la mecánica de fractura para el cálculo del tamaño crítico de
fisuras y la vida remanente de un eje de maza superior de molino de caña de azúcar, con fisuras semielípticas y
circunferenciales. Debido a la presencia de un campo de esfuerzos multiaxiales es necesario usar en la ley de
París un factor de intensidad de esfuerzos equivalente. Se obtuvieron los intervalosentre inspección requeridos
para evitar una falla por fatiga de estos elementos. Para el cálculo de vida residual y tamaño de fisura máxima
se considera la zona localizada en el cambio de diámetro del guijo más próximo al acoplamiento cuadrado,
donde se encontró el 25% de las fallas.
Palabras clave: mecánica de fractura, eje, guijo, tenacidad de fractura, fisura.
ABSTRACT

A fracturemechanics-based method is presented for determining critical crack size and residual life of upper
sugar-mill shafts having semi-elliptical and circumferential cracks. Due to the multiaxial stress field, an equivalent
strain energy release rate stress intensity solution is used in Paris' law to predict crack growth. Ultrasonic inspection
intervals for the shaft were established. The crack zone evaluatedwas located in the shoulder of the bearing
nearest to the square box coupling where about 25% of service failures in these types of shaft are observed.
Keywords: fracture mechanics, shaft, journal, fracture toughness, crack.
Recibido: octubre 25 de 2005
Aceptado: febrero 24 de 2006

Introducción
Los ejes de las mazas de los molinos se apoyan sobre
cureñas (estructura del molino), y laschumaceras de bronce son usadas como cojinetes que permiten la flotación
de la masa superior aplicando sobre esta una presión constante con dos cilindros hidráulicos; la masa a su vez transmite esta fuerza a la caña. Los ejes de molino son por sí
mismos elementos críticos, altamente esforzados y de un
elevado costo para cualquier ingenio azucarero, todos los
ingenios azucareros realizan grandesesfuerzos para evitar
la ruptura imprevista de los ejes de molinos de caña de
azúcar. Debido a la función que realizan, estos elementos se ven sometidos a cargas considerables que provocan su rotura en un número relativamente corto de ciclos
de trabajo. Del estudio de las características de la falla de
estos ejes se conoce que las mismas ocurren como producto de un proceso de fatiga. Lasgrietas surgen a partir
de microdefectos localizados en la superficie o muy cercanos a ella y se propagan en un plano próximo a la sección transversal del eje.

La potencia ingresa al molino por medio de un eje cuadrado
llamado entre dos, este acople conecta el eje de salida de la
última etapa de reducción de velocidad entre la turbina de
vapor y el molino de caña, con el eje de la maza superior.El
eje del reductor de baja es unido al entre dos por medio de
un acople cuadrado y el entre dos es unido a un cuadrante
del eje superior por medio de otro acople cuadrado. La potencia es repartida a las mazas cañera y bagacera por medio
de coronas, y la cuarta maza por medio de cadenas a través
de la maza cañera o en ocasiones de la maza superior por
medio de coronas; cada molino estáacoplado a una turbina.
Los reportes de fisuras detectadas en los ejes del Ingenio
Manuelita S.A. fueron analizados para encontrar los sectores
del eje en donde con mayor frecuencia aparecen fisuras o se
produce la ruptura; los resultados pueden ser observados en
la Figura 1, en donde se muestra el porcentaje de ejes que
presentaron fisuras en cada zona. Puede observarse que la
zona del eje...