Una excavadora parece moverse por su propia fuerza, pero casi nada de ese movimiento se transmite de forma directa. El motor diésel acciona una bomba hidráulica, la bomba envía aceite a presión a dos motores de montaje sobre la cadena, y dentro de cada motor, un eje pequeño y de alta velocidad debe frenarse y multiplicarse hasta entregar el par enorme que mueve la rueda tensora bajo una máquina de cuarenta toneladas. Los engranajes dentro de ese motor de viaje, a menudo llamado transmisión final o reductor de marcha, cumplen esa función. Giran en una carcasa sellada llena de aceite, trabajan en el barro, el polvo de roca y en continuas inversiones de sentido, y se espera que vivan años sin atención. Cuando uno de esos engranajes falla, la máquina se detiene, y el costo del tiempo parado supera pronto el precio del propio engranaje. Esta guía recorre qué hay realmente dentro de un motor de viaje de excavadora, cómo se disponen los engranajes, de qué material se fabrican, cómo suelen fallar y qué debe poner sobre la mesa un comprador cuando los adquiere como repuestos OEM.
La cadena cinemática dentro de una banda de la oruga es corta sobre el papel, pero brutal en servicio. Un motor de pistones de plato inclinado gira a quizás dos o cuatro mil revoluciones por minuto bajo una presión de trabajo que alcanza treinta o cuarenta megapascales, y esa rotación rápida y de bajo par debe convertirse en un giro lento y de alto par en la rueda tensora, típicamente entre diez y treinta revoluciones por minuto. Un solo par de engranajes no puede cubrir esa relación, de modo que el motor de viaje apila dos o tres etapas planetarias en serie sobre el mismo eje. El eje del motor hidráulico lleva el piñón solar de la primera etapa, varios satélites ruedan alrededor de una corona fija, y el portasatélites arrastra el piñón solar de la etapa siguiente. Para la tercera etapa el par se ha multiplicado por unas cien veces o más, y el portasatélites de la última etapa se atornilla directamente a la rueda motriz que engrana con los eslabones de la oruga. Todo el conjunto es coaxial, está sellado y se atornilla al bastidor de la oruga, lo que explica que un diente roto en cualquier punto interior resulte tan caro de alcanzar y de reparar.
La geometría dentro de estas etapas reductoras sigue un patrón muy conocido. El piñón solar es un piñón pequeño mandado directamente por el eje del motor, un grupo de satélites engrasa con él por el exterior, y una corona de dientes hacia adentro bloquea la etapa contra la carcasa fija. El dentado helicoidal es común en los tamaños medios y pequeños porque engrana de forma gradual, reparte la carga entre varios dientes y es más silencioso bajo la inversión repetida de sentido; el dentado recto aparece en las etapas más grandes y de servicio más pesado, donde la sencillez y el accionamiento positivo importan más que el ruido. Un recorrido representativo por un conjunto reductor común de excavadora es el siguiente. El piñón de mando tiene catorce dientes, la corona interior que le engrasa tiene treinta y cinco dientes, el módulo es veinticuatro, el piñón monta un agujero cónico que se aprieta sobre el eje del motor o del portasatélites por ajuste cónico o por contracción, en lugar de una simple chaveta, y los dientes se cortan con un ángulo de hélice de veintidós grados para un engrane más suave. Conviene recordar esas cifras, porque son exactamente las que lee un taller o el propietario de una flota sobre la pieza rota cuando va a comprar el repuesto, y cualquier oferta que no sea capaz de casar el número de dientes, el módulo, la forma del agujero y el ángulo de hélice del plano, sencillamente no girará dentro de la carcasa original.
La elección del material en estos engranajes la determinan dos hechos. Los dientes soportan un contacto muy elevado combinado con cargas de choque cuando la oruga golpea un obstáculo, y la corona es una pieza grande y pesada, forjada o fundida, que no debe deformarse durante el tratamiento térmico. El piñón y los satélites parten casi siempre de un acero al cromo-molibdeno como el 42CrMo4, equivalente al AISI 4140, que se templa y revenece hasta una resistencia a la tracción de alrededor de mil newtons por milímetro cuadrado antes de tallar el dentado, y después se endurece por inducción o por carburación para que el flanco llegue a cincuenta o sesenta HRC, mientras el núcleo permanece lo bastante tenaz para absorber el impacto. La combinación de una superficie dura y resistente al desgaste con un núcleo dúctil y tolerante al choque es lo que permite que un piñón pequeño sobreviva años de par pico invertido sin fracturarse. La corona interior es un animal distinto. Es grande, se corta por dentro, y se deformaría gravemente si se templara hasta la dureza del piñón, de modo que casi siempre se mecaniza a partir de una masa de acero fundido o fundida-forjada en el rango medio de carbono, normalizada y aliviada de tensiones, con la superficie del diente endurecida por inducción de forma local solo donde la carga de contacto lo exige.
Los engranajes del motor de viaje rara vez se compran como componentes nuevos para el montaje original. Casi toda la demanda real es demanda de repuesto, porque una flota de excavadoras que trabajan en canteras, minas o infraestructura envejece, y los engranajes reductores individuales fallan mucho antes de que la máquina entera se retire. Tres modos de falla dominan. La rotura de diente, que suele comenzar en el cuero del piñón o del satélite, ocurre cuando la oruga golpea una roca o el cazo choca contra un obstáculo y el pico de par supera el límite de fatiga por flexión, y es repentina, ruidosa, y suele arrastrar consigo al compañero de engrane. El picado, fatiga superficial en el pie del flanco, empieza como pequeños cráteres pardos y crece cuando la tensión de contacto repetida somete una superficie ligeramente blanda o ligeramente mal cargada, y es la muerte lenta y previsible de una máquina bien cuidada que simplemente ha cumplido sus horas de diseño. El desgaste abrasivo llega con el aceite sucio, porque un respiradero del travel que deja entrar polvo fino de sílice pule los flancos año tras año hasta que el perfil del diente desaparece. La intercambiabilidad es el requisito más difícil para el comprador. Un engranaje de repuesto debe engrasar con la corona original, montarse en el portasatélites original, admitir los rodamientos y retenes originales y girar con el juego original, porque nadie en obra tiene tiempo de calzar un juego nuevo en una carcasa vieja a base de prueba y error.
Abastecerse de un juego de repuesto para el motor de viaje a un proveedor equivalente al OEM se reduce a una lista corta de cosas que deben figurar en la consulta, no como extras opcionales. Primero, aportar el plano original o una muestra física, porque una fotografía y un recuento de dientes no bastan para reproducir correctamente un agujero cónico, un ángulo de hélice o una chavetera interior. Segundo, pedir el certificado de material y el informe de pruebas de colada donde figuren la colada de 42CrMo4 o el grado de acero fundido, la composición química y las propiedades mecánicas, para que la metalurgia coincida con la de fábrica. Tercero, especificar explícitamente el tratamiento térmico: templado y revenido antes de tallar, endurecimiento por inducción o carburación después de tallar, dureza objetivo en superficie y núcleo, y la profundidad de endurecimiento admisible en el flanco, porque un proveedor que solo promete dientes endurecidos sin números está adivinando. Cuarto, exigir ultrasonidos en la masa y partículas magnéticas después del mecanizado en bruto, porque un defecto oculto en el forjado de un piñón de módulo veinticuatro aflora como rotura de diente en la obra seis meses después. Quinto, pedir un informe de inspección dimensional que cubra perfil del diente, línea del diente, paso, juego, diámetro del agujero y batimiento, y compararlo contra las tolerancias del dibujo, en lugar de aceptar una garantía firmada. Sexto, acordar el tamaño de lote, el plazo de entrega y las masas en stock, porque estos engranajes son pesados, lentos de mecanizar y casi siempre se querían ayer cuando la máquina está parada. Séptimo, y vale más que cualquier certificado, preguntar si un juego muestra puede probarse en banco dentro de una carcasa conocida como buena, o instalarse a modo de prueba en una máquina de la flota, porque una temporada de servicio en campo es la prueba de que el engranaje, y no solo el papeleo, está bien.
El juego de engranajes del motor de viaje es uno de los componentes menos visibles y más cargados de una excavadora, y se compra casi por entero sobre la confianza, porque el comprador nunca llega a ver girar el engranaje antes de que la máquina vuelva a moverse. Un plano limpio, una colada coincidente, un informe de inspección real y la voluntad de probar un juego en una máquina real comprimen esa confianza en unos pocos números verificables. Que coincidan el número de dientes y el módulo, el agujero y la hélice, el material y la dureza, y el engranaje de repuesto se comportará como el original, en silencio, durante las próximas diez mil horas.