Competencia en Ingeniería

Una poción mágica para las máquinas

En la década del noventa, Magnus Kellström, por entonces ingeniero de desarrollo en SKF, inventó un tipo de rodamiento totalmente nuevo. Hoy, sus ideas siguen transformando el mundo.

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Magnus Kellström no es el tipo de persona que deja que las convenciones se interpongan en el camino de una buena idea. Fíjese en su bicicleta, por ejemplo. Jubilado desde 2005, se desplaza por la ciudad con una bicicleta reclinada, sentado en un sillín con respaldo inclinado y con los pedales sobre la rueda delantera. Según sus defensores, este diseño es más cómodo y más aerodinámico que las bicicletas normales.

Esa misma voluntad de cuestionar el statu quo fue una constante a lo largo de los 39 años que Kellström pasó en SKF, donde desempeñó un amplio abanico de funciones en el desarrollo de productos. Durante todo este tiempo, Kellström ayudó a impulsar el diseño de rodamientos, aportando herramientas nuevas e ideas innovadoras a una clase de productos sin los cuales, literalmente, nuestro mundo dejaría de rotar.

A finales de la década del sesenta, Kellström estaba trabajando en la integración de las computadoras en el proceso de ingeniería. “En aquel momento, todas las empresas industriales estaban comprando computadoras”, recuerda. “Ocupaban una habitación entera, pero su potencia era una pequeñísima parte de la de un celular actual. Aun así, hacían cálculos en mucho menos tiempo que cualquier ser humano”.

Usar aquellas primeras máquinas era un proceso engorroso e incierto. Kellström y sus colegas grababan los programas en tarjetas perforadas de papel, que luego enviaban al centro de datos para que las procesara. No sabían si el programa había funcionado hasta tener los resultados el día siguiente. “Evidentemente, cometimos errores”, afirma. “Pero solo los cometimos una vez. Nunca repetimos el mismo error”.

Hoy, el rodamiento CARB se utiliza en muchas de las aplicaciones más exigentes del mundo, incluidos los sistemas de propulsión eléctrica que impulsan los cruceros más avanzados.

Impacto global

Las competencias de Kellström en el diseño de rodamientos asistido por computadora lo llevaron por todo el mundo durante la década del setenta. Pasó un año entero en los Estados Unidos, desarrollando un programa informático capaz de automatizar los cálculos térmicos para el diseño de rodamientos. La globalización estaba en pleno apogeo y, como muchas otras empresas industriales, SKF estaba adaptando su presencia global, creando centros de excelencia en diferentes grupos de productos para atender a los mercados mundiales.

A principios de la década del ochenta, Kellström ya estaba de vuelta en su Suecia natal, trabajando en el principal centro de SKF para el desarrollo y producción de rodamientos de rodillos a rótula (spherical roller bearings, SRB) en Gotemburgo. La historia de este producto, en aquel entonces uno de los pilares del sector de rodamientos, se remonta a las ideas innovadoras de Sven Wingquist, fundador de SKF.

“Sven Wingquist inventó el rodamiento de bolas autoalineable para resolver un problema en la fábrica”, explica Kellström. “Los rodamientos de bolas se caracterizan por una fricción muy baja, pero no toleran cargas elevadas. SKF desarrolló el rodamiento de rodillos a rótula para superar esa limitación”.

Al igual que la innovación original de Wingquist, los rodamientos SRB están diseñados para dar respuesta a los desafíos que las máquinas deben afrontar en el mundo real. Resisten cargas radiales y axiales, y toleran desalineaciones angulares sin aumentar significativamente la fricción o el riesgo de agarrotamiento. Se trata de una propiedad importante porque las máquinas deben tolerar las imperfecciones de fabricación y las distorsiones producidas por cargas pesadas.

En el centro de Gotemburgo, Kellström y su equipo perfeccionaron la gama de rodamientos SRB de SKF, y crearon diseños que reducían la fricción, aumentaban la capacidad de carga y alargaban su vida útil. Los productos eran buenos, pero tenían limitaciones.

Para mí, inventar es resolver rompecabezas que pasan desapercibidos para la mayoría de la gente, pero son igualmente importantes.

Magnus Kellström, ingeniero de desarrollo en SKF

Mejorar el producto

Uno de los problemas era el calor. Cuando las máquinas cambian de temperatura durante el uso, los componentes pueden dilatarse o contraerse. Los SRB estándares no soportan bien el desplazamiento axial que puede producirse en los ejes largos. Este desplazamiento puede aumentar la fricción y, además, existe un riesgo de desgaste prematuro. Los fabricantes de máquinas exploraron distintas soluciones, pero ninguna era ideal; los rodamientos de rodillos cilíndricos no soportan bien la desalineación, e insertar rodamientos SRB en el soporte deslizante especial agrega volumen, además de encarecer el producto e incrementar su complejidad.

Mientras intentaba eliminar las fallas prematuras de rodamientos en las cajas de engranajes planetarios industriales, Kellström se dio cuenta de que había margen para un planteamiento radicalmente distinto. Esbozó una idea para un tipo de rodamiento de rodillos totalmente nuevo, uno que soportara el desplazamiento axial a la vez que conservaba la tolerancia del rodamiento SRB a la desalineación angular.

Kellström tardó varios años en convencer a sus colegas de que su invento merecía el esfuerzo necesario para convertirlo en un producto comercial, pero, finalmente, consiguió financiación para un proyecto de I+D a pequeña escala. “Nuestro cometido era fabricar rodamientos SRB mejores, no inventar un rodamiento nuevo. Por eso, al principio, tuvimos que trabajar un poco al margen del proyecto oficial”, recuerda. “Es cierto que mi nombre figura en la patente principal, pero una buena idea, por sí sola, no basta. He tenido el privilegio de trabajar con auténticos campeones; sin ellos, el CARB nunca podría haberse hecho realidad”. Kellström y sus colegas prosiguieron sus esfuerzos de desarrollo durante los primeros años de la década del noventa, que culminaron en un diseño que denominaron “rodamiento de rodillos compacto autoalineable”, o CARB, por sus siglas en inglés.

El secreto del CARB residía en su forma, que combinaba características de tres tipos de rodamientos existentes: el rodamiento de rodillos a rótula, el rodamiento de rodillos cilíndricos y el rodamiento de agujas.

Fueron necesarios varios años de análisis, pruebas y ajustes antes de que el equipo tuviera un diseño que cumpliera sus ambiciones. Como muchos proyectos de desarrollo, acabó tan discretamente como empezó. “Recuerdo estar con un grupo de ingenieros en mi taller de carpintería y nos miramos los unos a los otros como diciendo ‘bueno, ya lo tenemos’”, sostiene.

Debut en la imprenta

Pero aún no lo tenían. El invento es solo parte de la innovación. Kellström aún tenía que convencer a SKF para que hiciera las inversiones necesarias para iniciar la producción del rodamiento CARB, y no estaba nada claro que el mercado estuviera preparado para un nuevo concepto de rodamiento. “En aquella época, el desarrollo de productos seguía un proceso diferente”, afirma. “Nosotros presentábamos ideas y, entonces, nuestros colegas en ventas e ingeniería de aplicaciones miraban si existía un mercado para ellas”.

La primera gran oportunidad llegó desde la industria papelera. A principios de la década del noventa, los fabricantes estaban desarrollando máquinas nuevas para la producción de papel que funcionaban a velocidades altísimas. Buscaban rodamientos para los rodillos de esas máquinas, y el nuevo diseño de Kellström encajaba a la perfección. “El rodamiento CARB se estrenó en una máquina que batió el récord mundial de producción de papel prensa”, explica Kellström. “Creo que fue entonces cuando supe que nuestra idea iba a tener un impacto importante”.

El lanzamiento comercial del rodamiento CARB se produjo en 1995. Al poco tiempo, su innovador diseño atraía a clientes de un amplio abanico de sectores, desde la metalurgia hasta las energías renovables. “Cuando un fabricante alemán de turbinas eólicas sustituyó una disposición de rodamientos convencional con una solución CARB, redujo el peso de los rodamientos en 2600 kilogramos. Además, al ser más pequeño, el rodamiento cabía en un soporte más ligero y compacto, lo que ahorraba otras tres toneladas”, continúa Kellström. “A su vez, ese ahorro permitió reducir el peso de la torre en varias toneladas más”.

Más fuertes juntos

La forma única del rodamiento CARB le confirió sus características especiales. Los rodillos en el interior del CARB eran más largos respecto de su diámetro, parecidos a un rodamiento de agujas. Al igual que un rodamiento de rodillos a rótula, esos rodillos tenían una forma convexa, aunque eran mucho más planos que un rodamiento SRB convencional. Los caminos de rodadura interno y externo tenían un perfil cóncavo que se ajustaba al perfil de los rodillos. Los rodillos podían moverse libremente dentro de los caminos de rodadura, y se adaptaban tanto a la desalineación angular, como un rodamiento SRB, como al desplazamiento axial, como un rodamiento de rodillos cilíndricos.

El rodamiento CARB siempre fue concebido como un complemento del rodamiento SRB, nunca para sustituirlo. En una aplicación típica, un rodamiento SRB convencional, que soporta las cargas axiales y mantiene el eje en la posición correcta, apoya el eje en un extremo. En el otro extremo, un rodamiento CARB compensa cualquier desplazamiento axial provocado por la dilatación térmica.

El desplazamiento axial no fue el único problema que resolvía el rodamiento CARB. El nuevo rodamiento también ofrecía otras características favorables. Por ejemplo, los rodillos largos podían soportar cargas elevadas, mientras su diámetro relativamente pequeño confería al conjunto de rodamientos unas dimensiones extremadamente compactas. Juntando todas estas propiedades, el resultado fue un rodamiento más ligero y más compacto que los diseños convencionales.

El poder para ahorrar

Desde entonces, el éxito del CARB ha sido imparable. Hoy, este innovador rodamiento de SKF se utiliza en muchas de las aplicaciones más exigentes del mundo, incluidos los sistemas de propulsión eléctrica que impulsan los cruceros más avanzados.

“Reducir la fricción es como dar una poción mágica a la máquina; funciona mejor, hace menos ruido y dura más, a la vez que ahorra energía”, dice Kellström. “El calor, la vibración y las cargas adicionales pueden desgastar los rodamientos. Cada hora con una máquina parada supone ingresos y beneficios perdidos. También puede generar costos de mantenimiento y riesgos para la seguridad. Cuando hay que evitar esas fallas a toda costa, la confiabilidad lo es todo”.

El trabajo original del equipo de desarrollo del CARB ha resistido el paso del tiempo. Los rodamientos CARB actuales son el resultado de muchas innovaciones progresivas de SKF, como aceros nuevos y más avanzados, sellos sofisticados y diseños ingeniosos para la jaula. Sin embargo, su geometría básica ha cambiado muy poco.

Posteriormente, Kellström trabajó en otros proyectos de SKF, pero el rodamiento CARB ha sido un hito importante en su vida. Tras su jubilación, ha trabajado a tiempo parcial como consultor especializado, asesorando a fabricantes de máquinas sobre el diseño y la selección de rodamientos. “Ahora disfruto resolviendo problemas de rodamientos que no existirían si se hubiera utilizado el CARB”, confiesa.

Y cuando no está paseando con su bicicleta reclinada o asesorando a destacados fabricantes internacionales, Magnus Kellström sigue trabajando en inventos en su garaje. “Para mí, inventar es resolver rompecabezas que pasan desapercibidos para la mayoría de la gente, pero son igualmente importantes”, afirma. “Es muy gratificante aportar soluciones que han transformado a tantas empresas y a la sociedad en conjunto. Si he hecho algo bueno por SKF, también lo he hecho por el mundo”.