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Un ingeniero de una planta alimentaria solicita una cadena de acero inoxidable #40 para reemplazar una cadena de acero al carbono #40. Mismo paso, mismas ruedas dentadas, sustitución directa. Luego, la línea opera a capacidad reducida durante seis meses hasta que la cadena falla prematuramente y nadie entiende por qué.
La causa radica en las cifras de carga de trabajo, y es mucho mayor de lo que la mayoría espera.
Cargas de trabajo publicadas para tamaños ANSI equivalentes:
El acero inoxidable soporta aproximadamente una décima parte de la carga de trabajo del acero al carbono en el mismo tamaño ANSI.
| Número ANSI | Lanzamiento | Carga de trabajo de acero inoxidable | Carga de trabajo de acero al carbono | Sanción |
| #25 | 0.250" | 15 lbf | 140 lbf | 9,3x |
| #35 | 0.375" | 40 lbf | 560 lbf | 14,0x |
| #40 | 0.500" | 95 lbf | 940 lbf | 9,9x |
| #50 | 0.625" | 150 lbf | 1.620 lbf | 10,8x |
| #60 | 0.750" | 190 a 230 lbf | 2.470 lbf | 13,0x |
Una cadena de acero inoxidable #40 soporta 95 lbf donde la equivalente de acero al carbono soporta 940 lbf. Esa no es una reducción pequeña. Es un orden de magnitud.
Las dimensiones son idénticas, lo cual es precisamente lo que hace esto peligroso. Una cadena de acero inoxidable #40 funciona con una rueda dentada #40, se ajusta a las mismas protecciones y se mide igual con las mismas herramientas. Nada lo advierte, salvo el catálogo.
Un fabricante responde directamente a esta pregunta en su página de preguntas frecuentes, donde se le pregunta si se puede sustituir una cadena de acero al carbono por una de acero inoxidable:
No. El acero inoxidable 304 y 316 es naturalmente un material blando y las cargas máximas de trabajo son significativamente menores que las de las cadenas de acero al carbono.
Dos mecanismos, ambos metalúrgicos.
El acero inoxidable austenítico no puede endurecerse mediante tratamiento térmico. Tanto el 304 como el 316 se someten a recocido en solución entre 1010 y 1120 °C y se enfrían rápidamente. No hay una etapa de temple y revenido que aumente la dureza superficial, porque la aleación no responde a dicho proceso. Los componentes de cadena de acero al carbono sí se endurecen. Los componentes de acero inoxidable permanecen blandos.
Menor resistencia a la tracción del material base. Incluso antes de considerar el endurecimiento, las aleaciones de acero inoxidable empleadas en cadenas presentan menor resistencia a la tracción que los aceros al carbono utilizados en cadenas estándar.
Existe un tercer efecto práctico digno de conocer: el acero inoxidable retiene más calor durante su uso, lo cual afecta aún más la resistencia a la tracción y la vida útil por desgaste.
Así pues, la cadena es más blanda en la interfaz entre perno y buje, donde ocurre todo el desgaste de la cadena, y es más débil en las placas.
Una vez aceptada la penalización de resistencia, la elección de grado depende de la resistencia a los cloruros.
La diferencia es el molibdeno. El acero 316 contiene entre un 2 % y un 3 % de Mo; el 304 no contiene ninguno. Esa única adición es lo que permite que el 316 resista la corrosión por picaduras en ambientes con cloruros.
La forma estándar de cuantificar esto es el Número Equivalente de Resistencia a la Picadura (PREN):
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
el 304 tiene un PREN en los diecinueves altos. El 316 alcanza un valor significativamente más alto debido al término del molibdeno. Cuanto mayor sea el PREN, mejor resistirá la aleación los ataques localizados por picaduras.
Donde esto resulta crítico en una planta alimentaria:
·Salmuera, curado, escaldado — 316, sin discusión
·Procesamiento de Mariscos — 316, los cloruros están presentes en todas partes
· Agua de lavado clorada — 316 si las concentraciones son significativas
· Panadería, productos secos, manipulación general de alimentos — Normalmente basta el acero inoxidable 304
·Productos lácteos — Depende de la química de limpieza; verifique los ciclos alcalino y ácido
El índice PREN predice la resistencia a la corrosión por picaduras. No predice la corrosión por tensión, la corrosión por grietas en geometrías estrechas ni el comportamiento en ácidos fuertes. Trátelo como una herramienta de clasificación, no como una garantía.
Si la carga supera la capacidad de soporte del acero inoxidable en el tamaño requerido, la solución no suele ser una cadena de acero inoxidable más grande.
Cadena de acero al carbono con recubrimiento de níquel o cinc recupera gran parte de la carga de trabajo mientras sigue ofreciendo resistencia a la corrosión ligera, a un costo inferior al del acero inoxidable. En aplicaciones donde lo requerido es resistencia a la corrosión y no cumplimiento para contacto con alimentos, esta suele ser la solución técnica más adecuada.
Donde no funciona: contacto directo con alimentos, lavados intensivos con soluciones alcalinas y cualquier entorno donde el recubrimiento pueda astillarse y contaminar el producto. El recubrimiento es una capa superficial; el acero inoxidable es resistente a la corrosión en toda su sección.
Las directrices publicadas las nombran explícitamente:
· Transmisión de potencia de alta resistencia — equipos agrícolas, reductores industriales, accionamientos de alto par, donde la capacidad de carga por paso es el factor determinante
· Accionamientos de alta velocidad — la mayoría de las cadenas inoxidables, incluidas las de pasador hueco, tienen una velocidad máxima nominal inferior a la del acero al carbono debido a la diferencia de dureza
Si no existe un problema de corrosión ni de contaminación, el acero al carbono, con una carga de trabajo 10 veces mayor por dólar, casi siempre constituye la especificación más adecuada.
La cadena inoxidable de doble paso está disponible y resulta útil para transporte lento. Las versiones inoxidables de doble paso equivalentes a las series #40, #50, #60 y #80 soportan respectivamente 95, 150, 230 y 390 lbf, con pasos de 1,0", 1,25", 1,5" y 2,0".
Obsérvese que, en acero inoxidable, con frecuencia ninguna cadena de paso sencillo #80 o mayor no está disponible en stock. El equivalente #80 existe únicamente como cadena de doble paso. Si su diseño requiere cadena de acero inoxidable de paso sencillo pesada, verifique su disponibilidad antes de comprometerse.
Acero inoxidable con perno hueco está disponible en stock en los tamaños #40, #50 y #60, con diámetros de orificio para el perno de 0,157 pulg., 0,202 pulg. y 0,236 pulg. Curiosamente, la cadena de paso #60 con perno hueco tiene una resistencia mayor que la cadena estándar de acero inoxidable #60: 230 lbf frente a 190 lbf, debido a diferencias en su construcción.
La elección del material es solo una parte del cumplimiento normativo para aplicaciones alimentarias.
FDA 21 CFR 178.3570 abarca lubricantes con contacto alimentario incidental. Esta es la base de la norma sobre lubricantes H1. Si el lubricante de la cadena puede entrar en contacto con el producto, debe cumplir dicha norma.
El registro NSF H1 es la forma práctica de demostrar el cumplimiento del lubricante. Especifique lubricante H1 para cualquier cadena situada por encima o junto a productos expuestos.
EC 1935/2004 es el reglamento marco de la UE para materiales en contacto con alimentos: los materiales no deben transferir constituyentes a los alimentos en cantidades que pongan en peligro la salud ni alteren su composición, sabor u olor.
estándares Sanitarios 3-A diseño de los equipos de cobertura para facilitar su limpieza en la industria láctea y alimentaria. Estos factores influyen más en cómo se protege y soporta la cadena que en la propia cadena.
Un aspecto que llama la atención: el proceso de pasivación el acero inoxidable resiste la corrosión gracias a una capa de óxido de cromo. Las limpiezas agresivas, y especialmente el contacto con herramientas de acero al carbono que dejan partículas de hierro incrustadas, dañan dicha capa. Una cadena que se oxida en una planta alimentaria suele ser acero inoxidable contaminado, no un grado inadecuado.
El método es sencillo una vez que se acepta la reducción de capacidad:
1. Calcule la tensión real de la cadena a partir del par y del diámetro primitivo de la rueda dentada
2. Aplique su factor de servicio para cargas de impacto
3. Compare el resultado con la carga de trabajo admisible del acero inoxidable, no con la cifra correspondiente al acero al carbono
4. Si no resulta adecuado, aumente el paso, añada hileras o replantee la necesidad de utilizar acero inoxidable
Aumentar una o dos tallas es normal. Un accionamiento que requiere una cadena #40 en acero al carbono puede necesitar una #60 o #80 en acero inoxidable, con ruedas dentadas y protecciones compatibles. Incluya ese costo en la fase de diseño, en lugar de descubrirlo durante la puesta en marcha.
¿Puedo simplemente usar una cadena de acero inoxidable más grande?
Sí, y a menudo es obligatorio. Consulte la tabla de cargas de trabajo en lugar de asumir que una talla mayor es suficiente; la diferencia es considerable.
¿Es el acero inoxidable 316 más resistente que el 304?
No. Ambos presentan propiedades mecánicas similares en estado recocido. El 316 ofrece mayor resistencia a la corrosión, pero no mayor resistencia mecánica. Ambos soportan la misma penalización de resistencia frente al acero al carbono.
¿Por qué se oxidó mi cadena de acero inoxidable?
Lo más probable es contaminación por hierro procedente de herramientas o utensilios de limpieza de acero al carbono, lo cual degrada la capa pasiva. Una repasivación podría restablecerla. La otra causa frecuente es el ataque por cloruros sobre acero 304 donde se requería acero 316.
¿Puedo usar una cadena de acero inoxidable con mis ruedas dentadas existentes?
Dimensionalmente sí, las dimensiones ANSI son idénticas. La verdadera pregunta es si la transmisión puede funcionar con la carga de trabajo reducida.
¿En qué rango de temperaturas funciona la cadena de acero inoxidable?
Más ancha que el acero al carbono en ambos extremos, lo cual constituye una de sus ventajas reales. Consulte las cifras específicas en los datos del fabricante de cadenas para su grado y construcción.
¿Necesito lubricante H1 si la cadena está situada debajo del producto?
Sí, si existe cualquier posibilidad de contacto incidental. Las salpicaduras, goteos y nieblas aéreas cuentan como tales. La mayoría de las plantas adoptan como norma el uso exclusivo de lubricante H1 en toda la zona alimentaria, en lugar de gestionar dos tipos distintos de lubricantes.
Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. suministra cadenas de rodillos y ruedas dentadas de acero inoxidable 304 y 316 para el procesamiento de alimentos, además de acero al carbono con recubrimiento de níquel o cinc cuando lo que se requiere es resistencia a la corrosión, no cumplimiento para contacto con alimentos. Envíenos la tensión real de la cadena y la composición química del lavado a presión, y dimensionaremos según la carga de trabajo admisible del acero inoxidable, no según la cifra correspondiente al acero al carbono.