Cuatro extremos a los que ningún otro conductor de pista se enfrenta simultáneamente
Una taladora-apiladora opera en pendientes pronunciadas, pero en climas cálidos a templados. Un tractor de oleoductos trabaja en el frío ártico, pero en terreno llano. Una máquina pisanieves combina lo peor de ambos entornos y añade dos desafíos más que ninguna otra máquina encuentra. Caja de cambios planetaria de transmisión por orugas debe sobrevivir a los cuatro simultáneamente.
El aceite para engranajes estándar 80W-90 a -40 °C tiene una viscosidad similar a la de la miel fría: de 50 000 a 100 000 cSt, frente al rango de funcionamiento de 150 a 300 cSt. En el arranque en frío, el aceite no fluye hacia los cojinetes planetarios. Los engranajes giran a través del lubricante semisólido, generando calor localmente mientras el resto del baño de aceite permanece congelado. Los primeros 10 a 15 minutos de funcionamiento son los más perjudiciales de todo el turno.
Las pistas de esquí para expertos alcanzan entre 35 y 45 grados, una pendiente mayor que la de cualquier máquina taladora-apiladora (entre 30 y 40 grados). En pendientes superiores a 35 grados, la máquina cuenta con asistencia de cabrestante: un cable de acero conecta la máquina a un tambor en la cima, y el cabrestante refuerza el par motor de la oruga durante el ascenso. Sin embargo, incluso con la asistencia del cabrestante, la oruga sigue soportando entre el 50 % y el 70 % de la fuerza de ascenso.
Las orugas de las máquinas pisanieves tienen un ancho total de 3,5 a 4,5 metros, de 3 a 4 veces mayor que el de una excavadora. Este ancho extremo distribuye el peso de la máquina, de 10 a 14 toneladas, para lograr una presión sobre el suelo de 3 a 6 kPa, la más baja de cualquier vehículo de orugas de producción. Cada oruga debe transmitir el par motor a una rueda dentada que acciona una correa de oruga de caucho y acero de un ancho sin precedentes.
El mantenimiento de las pistas comienza cuando cierran los remontes (normalmente a las 17:00) y debe finalizar antes de la apertura del primer remonte (a las 08:00). Los sistemas de mantenimiento de las vías funcionan de forma continua durante 10 a 12 horas, incluso durante las horas más frías de la noche (de 02:00 a 05:00), en cada jornada de mantenimiento de la temporada, lo que supone entre 120 y 150 noches al año. No hay periodo de calentamiento diurno ni tiempo de mantenimiento a mitad de turno.
Daños por arranque en frío: los 15 minutos que determinan la vida útil de la transmisión de orugas.
A temperaturas de entre -30 y -40 grados centígrados, el aceite para engranajes estándar no se comporta como un líquido, sino como una pasta semisólida. Cuando el operario arranca la máquina y activa los engranajes de las orugas, estos deben girar a través de esta pasta, y los cojinetes de los pasadores planetarios no reciben lubricación hasta que la agitación genera suficiente calor local para diluir el aceite en las inmediaciones de cada cojinete. Esta fase de arranque en frío dura entre 10 y 15 minutos y produce más daños en la superficie de los cojinetes que las 10 horas restantes del turno juntas.
| Temperatura | Viscosidad del aceite (80W-90) | Viscosidad del aceite (75W-80 sintético) | Estado del rodamiento |
|---|---|---|---|
| +20°C (referencia) | 180 cSt | 120 cSt | Película hidrodinámica completa |
| -10°C | 5.000 cSt | 1200 cSt | Flujo marginal |
| -25°C | 25.000 cSt | 4.000 cSt | lubricación límite |
| -40°C | Más de 80.000 cSt (semisólido) | 12.000 cSt | funcionamiento en seco / canalización |
A -40 °C, el aceite mineral estándar 80W-90 tiene una viscosidad de más de 80 000 cSt, lo que significa que es prácticamente sólido. Los engranajes lo atraviesan sin distribuirlo a los cojinetes. El aceite totalmente sintético 75W-80 a -40 °C tiene una viscosidad de 12 000 cSt, que sigue siendo muy espesa, pero lo suficientemente fluida como para ser desplazada por la rotación de los engranajes y llegar a los cojinetes planetarios en 5 a 8 minutos (frente a los más de 15 minutos que tarda el aceite mineral). Esta diferencia de 7 minutos en el suministro de aceite a los cojinetes durante el arranque en frío marca la diferencia entre un desgaste aceptable y un desgaste acelerado de los cojinetes durante una temporada de 150 noches.
La mejor práctica para el arranque en frío de las máquinas pisanieves por debajo de -20 °C es arrancar el motor y hacer funcionar las orugas sin carga (con las orugas levantadas o la máquina en terreno plano) durante 5 minutos antes de aplicar carga. Esto permite que la vibración de los engranajes caliente el aceite localmente sin la tensión en los cojinetes que supone el arranque a máxima potencia. Las estaciones de esquí que aplican este protocolo reportan una vida útil de las orugas entre 30 y 40 horas mayor en comparación con los operadores que aplican la máxima potencia inmediatamente después del arranque en frío.
Ascenso en pendientes con ayuda de cabrestante: cómo el sistema de orugas y el cabrestante comparten la carga en terrenos difíciles.
En pendientes de hasta 25 a 30 grados, la máquina pisanieves asciende únicamente gracias a la tracción de las orugas; la fricción entre las orugas y la nieve es suficiente para impulsarla cuesta arriba. Por encima de los 30 grados, se alcanza el límite de fricción y las orugas comienzan a resbalar. En pistas de esquí para expertos con pendientes de 35 a 45 grados, un cable de acero conecta la máquina pisanieves a un tambor anclado en la cima y refuerza la fuerza de tracción de las orugas para impulsarla.
Incluso con la ayuda del cabrestante, las orugas soportan la mayor parte de la fuerza de ascenso. El cabrestante complementa, no reemplaza, la propulsión de las orugas. Si la oruga se bloquea durante un ascenso asistido por el cabrestante, la máquina queda suspendida del cable sin avanzar. La oruga debe mantener un par motor constante de salida de entre el 50 % y el 70 % de la fuerza de ascenso total requerida durante todo el ascenso, que suele durar de 3 a 10 minutos por recorrido en una pendiente de 300 a 800 metros.
En el descenso, el cabrestante desenrolla el cable mientras las orugas funcionan en reversa, actuando como frenos para controlar la velocidad de bajada. La caja de engranajes planetarios de las orugas debe absorber la energía gravitacional del descenso en forma de calor, manteniendo una velocidad controlada de 3 a 5 km/h. Esta función de frenado genera la mayor carga térmica sostenida del ciclo de mantenimiento: la temperatura del aceite aumenta más rápidamente durante los descensos controlados que durante las subidas.
El Caja de engranajes planetarios de accionamiento del cabrestante En la cima, las cajas de engranajes planetarios de la oruga de la máquina pisanieves deben dimensionarse como un sistema coordinado. Si el cabrestante no proporciona suficiente tensión en el cable, las orugas se sobrecargan durante el ascenso. Si las orugas no proporcionan suficiente par de frenado, el cabrestante se sobrecarga durante el descenso. Ambas especificaciones deben desarrollarse conjuntamente.
Tres modos de fallo exclusivos de los sistemas de transmisión de orugas de las máquinas pisanieves
La principal causa de falla en la transmisión de las orugas de las máquinas pisanieves. Durante los primeros 5 a 15 minutos de cada arranque en frío por debajo de -20 °C, los cojinetes del pasador planetario funcionan con una película de aceite mínima o nula. Cada arranque en frío produce daños por micropicaduras equivalentes a aproximadamente 20 horas de funcionamiento a temperatura normal. Con más de 150 arranques en frío por temporada (uno por noche de mantenimiento), el daño acumulado equivale a 3000 horas de desgaste equivalente a clima cálido, comprimido en las primeras 37 horas de arranque en frío. Después de 3 a 5 temporadas, el daño acumulado por arranques en frío alcanza el umbral de reemplazo, aunque las horas totales de funcionamiento (1500 a 2500) normalmente indicarían la mitad de la vida útil en una máquina de clima cálido.
Las juntas tóricas estándar de doble cono de NBR pierden elasticidad por debajo de los -25 °C: el caucho se endurece y no puede mantener la presión de contacto dinámica necesaria para sellar contra la rueda dentada giratoria. Además, el agua de deshielo proveniente de los ciclos de nieve y hielo penetra en el espacio de la junta y se congela, separando físicamente las caras de la junta. Cuando la máquina arranca en frío, el puente de hielo congelado se fractura, pero es posible que ya haya desplazado la alineación de la junta. Tras múltiples ciclos de congelación y descongelación por turno (la carcasa se calienta durante el funcionamiento y se enfría al estar estacionada), la interfaz de la junta se degrada progresivamente.
Tras ascender una pendiente de 400 metros a -35 °C, el aceite de la transmisión de las orugas se calienta hasta aproximadamente 0-10 °C debido a la agitación y la fricción de los engranajes. La máquina niveladora desciende entonces por la misma pendiente con las orugas en modo de frenado, absorbiendo la energía gravitatoria en forma de calor. La temperatura del aceite puede aumentar bruscamente de +10 a +60 °C durante un descenso de 3 minutos. Este choque térmico de 50 °C, que se repite de 10 a 20 veces por turno, produce ciclos de estrés térmico en la carcasa y los sellos que no se reproducen en ninguna otra aplicación de transmisión de orugas. La carcasa se dilata, la geometría de contacto del sello se modifica y, en el siguiente ascenso en frío, es posible que el sello no vuelva a asentarse en su posición original.
Caja de cambios planetaria de orugas para máquinas pisanieves: preguntas frecuentes
Korea Ever-Power ofrece reductores planetarios para orugas de máquinas pisanieves, con capacidad para operar hasta -40 °C, con juntas HNBR, especificaciones de aceite sintético y acoplamientos coordinados para cabrestantes, ideales para el mantenimiento de pistas de esquí. Indique el modelo de su máquina y la temperatura mínima de funcionamiento para obtener una especificación para bajas temperaturas.
Editor: Cxm
