Al igual que los cojinetes lisos, los rodamientos permiten reducir la fricción en una guía rotatoria entre dos partes. Dependiendo de la orientación de la fuerza, axial o radial, existen diferentes tipos de rodamientos. Los rodamientos se componen de elementos rodantes, normalmente bolas, rodillos cilíndricos o cónicos o agujas.
Un rodamiento es un componente mecánico cuya función es guiar un conjunto giratorio. Permite la rotación de un elemento con respecto a otro. Los rodamientos son, por lo tanto, componentes de alta precisión que permiten que los equipos se muevan a diferentes niveles de velocidad mediante la transmisión eficiente de cargas notables. Deben ofrecer una precisión y durabilidad altas, así como la posibilidad de trabajar a altas velocidades con una emisión de ruido y vibraciones mínima.
Este tipo de dispositivo tiene numerosas aplicaciones en la industria del automóvil, el sector aeroespacial, los equipos de construcción, las máquinas herramienta, etc.
Hay varios tipos de rodamientos. Los cuatro tipos principales son: los rodamientos de bolas, los rodamientos de rodillos cilíndricos, los rodamientos de rodillos cónicos y los rodamientos de agujas.
Aunque los rodamientos de bolas son los mecanismos más comunes, cada dispositivo tiene ventajas y desventajas. Por eso se recomienda comparar los rodamientos para determinar qué sistema se adapta mejor a cada aplicación.
Tipos de rodamientos
Hay que tener en cuenta varios factores importantes a la hora de elegir un rodamiento. El primer factor que hay que considerar es la carga que puede soportar el rodamiento. Existen dos tipos de cargas:
– Carga axial: paralela al eje de rotación.
– Carga radial: perpendicular al eje.
Cada tipo de rodamiento está específicamente diseñado para soportar una carga axial o radial. Algunos rodamientos pueden incluso soportar ambas cargas: en este caso se habla de carga combinada. En caso de tener que soportar una carga combinada, por ejemplo, se recomienda decantarse por un rodamiento de rodillos cónicos. De necesitar un rodamiento capaz de soportar una carga radial elevada, se recomiendan los rodamientos de rodillos cilíndricos. Por otro lado, si el rodamiento tiene que soportar cargas más bajas, un rodamiento de bolas puede ser suficiente, ya que a menudo es menos costoso.
La velocidad de rotación es otro de los criterios que hay que considerar. Algunos rodamientos pueden soportar altas velocidades. Por ejemplo, la presencia de una jaula en los rodamientos de rodillos cilíndricos y rodamientos de agujas permite alcanzar mayores velocidades que con rodamientos sin jaula. Sin embargo, elegir una velocidad más alta se hace a veces en detrimento de la carga.
También hay que tener en cuenta la posible presencia de defectos de alineación; algunos rodamientos no son adecuados en estos casos, como por ejemplo los rodamientos de bolas de doble hilera. Por lo tanto, se deberá prestar atención a la configuración de los rodamientos: los rodamientos inserto y los rodamientos de rótula pueden hacer frente a estos defectos de alineación. Se recomienda elegir rodamientos autoalineantes, los cuales corrigen automáticamente la desalineación causada por la flexión del árbol o por errores de instalación.
Del mismo modo, las condiciones de funcionamiento son fundamentales en la elección del rodamiento idóneo. Por lo tanto, es imprescindible considerar el entorno en el que se utilizará. Los rodamientos pueden sufrir una serie de agresiones. Algunas aplicaciones pueden provocar la emisión de ruidos o transmitirles sacudidas y/o vibraciones. Por ello, el rodamiento deberá ser resistente a ellas y no ser fuente de molestias sonoras.
Otro criterio esencial es la vida útil del rodamiento. Algunos factores, como la velocidad o el uso frecuente, pueden afectar la vida útil de un rodamiento.
La presencia de un sistema de estanqueidad es esencial para garantizar un funcionamiento correcto y duradero de un rodamiento; así pues, es importante asegurarse de que el rodamiento esté siempre bien protegido frente a cualquier impureza y agente externo, como el polvo, el agua, los fluidos corrosivos o incluso los lubricantes usados. El tipo de sistema de estanqueidad depende del tipo de lubricante, de las condiciones ambientales —y, por tanto, del tipo de agente contaminante—, de la presión del fluido y de la velocidad de rotación. La presión del fluido puede ser la referencia inicial, determinante a la hora de decantarse por un tipo de estanqueidad u otro. Si la presión es alta —de 2 a 3 bar—, el dispositivo ideal será un cierre mecánico. De lo contrario, esta elección estará directamente relacionada con el tipo de lubricante: grasa o aceite. Por ejemplo, para la lubricación con grasa, las soluciones más utilizadas son: deflectores o arandelas, o incluso pasos estrechos mecanizados o ranurados; en el caso de la lubricación con aceite, el sistema de estanqueidad suele ir acompañado de un perfil recolector para el aceite.
Las condiciones de uso también pueden influir en la elección, sobre todo en lo que se refiere al montaje del rodamiento. Se deben tener en cuenta tanto la rigidez como la precisión requeridas por cada aplicación. En algunos casos, se puede prever la aplicación de una precarga en el montaje del rodamiento para aumentar su rigidez. Además, la precarga tendrá efectos positivos en la vida útil del rodamiento y en el nivel de ruido del sistema. Importante: la elección de la precarga —radial o axial— requiere conocer la rigidez de todas las piezas mediante software o experimentación.
Entre los criterios de selección, también se debe considerar el material ideal para el rodamiento. Los rodamientos pueden ser de metal, de plástico o de cerámica. El material del rodamiento depende de la aplicación que se esté considerando. Se recomienda elegir el rodamiento más resistente a la compresión. No obstante, debe tenerse en cuenta que el material utilizado influye en el precio del rodamiento.
Criterios para elegir un rodamiento
Los rodamientos de bolas suelen estar optimizados para el contacto radial: esto significa que serán muy útiles si la fuerza que se quiere poner en contacto con el rodamiento es perpendicular a su eje de rotación. Sin embargo, los rodamientos de bolas de doble hilera han sido optimizados para el contacto oblicuo. Además, si se desea utilizar un rodamiento de bolas para una carga axial, hay que tener en cuenta que estos dispositivos sólo soportan cargas axiales moderadas. Sin embargo, esta carencia puede salvarse con dos hileras de bolas en el rodamiento. Con un coste reducido, los rodamientos de bolas son también los más compactos, lo que los convierte en el tipo de rodamiento más utilizado.
Se recomienda encarecidamente el uso de rodamientos de bolas para soportes pequeños que funcionen a altas velocidades.
Los rodamientos de rodillos cilíndricos pueden soportar cargas radiales elevadas y muy elevadas. Existen varios tipos de rodamientos de rodillos cilíndricos. Varían según el número de hileras de rodillos —una, dos o cuatro— y la presencia o no de una jaula. Una jaula permite que el rodamiento soporte grandes cargas radiales y también velocidades elevadas. La ausencia de jaula permite que el rodamiento tenga más hileras de rodillos y, por consiguiente, que soporte cargas radiales aún mayores. La única desventaja es que los rodamientos de rodillos cilíndricos sin jaula no toleran velocidades tan altas como los rodamientos con jaula.
Los rodamientos de rodillos cilíndricos también son muy robustos y tienen una larga vida útil. Además, algunos rodamientos también pueden soportar una carga axial, siempre que no tengan un reborde en los anillos exterior e interior. Si este es el caso, no se podrá utilizar el rodamiento para soportar una carga axial.
Los rodamientos de rodillos cónicos pueden soportar cargas radiales, axiales y combinadas —es decir, ambas al mismo tiempo—. Las cargas pueden ser muy elevadas por su alta rigidez. En caso de dudar entre un rodamiento de bolas y un rodamiento de rodillos cónicos, se debe tener en cuenta que, con las mismas dimensiones, un rodamiento de rodillos cónicos puede soportar cargas mayores.
Así pues, se recomienda este tipo de rodamiento en husillos de máquinas, transmisión en vehículos —coches, barcos, helicópteros—, o en la dirección de coches o camiones.
Al igual que los rodamientos de rodillos cilíndricos, los rodamientos de agujas pueden presentarse con o sin jaula. La presencia de una jaula permite que el rodamiento soporte velocidades muy altas, mientras que un rodamiento de agujas sin jaula da lugar a cargas radiales o axiales muy elevadas. No hay que olvidar que estos rodamientos presentan dimensiones reducidas, por lo que son especialmente idóneos para espacios particularmente pequeños. A título de ejemplo, se utilizan a menudo en las cajas de cambios.
Los rodamientos pueden ser rígidos, de rótula o de tipo inserto. Los rodamientos rígidos son los más comunes. Por otro lado, los rodamientos inserto son rodamientos rígidos que, al igual que los rodamientos de rótula, salvan eficazmente los defectos de alineación.
Se diferencian de los rodamientos de rótula con bolas o rodillos por tener un ángulo de giro menor. Cuanto mayor sea el ángulo de giro, mayor será la capacidad del rodamiento para soportar los defectos de alineación.
Otro de los factores que habrá que tener en cuenta es la aplicación: se puede necesitar un árbol giratorio —como es el caso de los rodamientos de las ruedas motrices en un coche— o un eje giratorio —por ejemplo, los rodamientos en lavadoras—.
También será necesario prestar atención al montaje de los rodamientos. Si dos rodamientos están demasiado juntos, se deberá utilizar el montaje en O para que los rodamientos no interfieran entre sí. De lo contrario, el montaje en X será perfectamente adecuado.
Por último, cada rodamiento tiene unas dimensiones específicas. Estas dimensiones, expresadas en mm, están sujetas a las normas internacionales. Por ello, se aconseja atender al mandrilado, esto es, al diámetro interior —siempre simbolizado por la letra d—, al diámetro exterior —simbolizado por la letra D— y al ancho —simbolizado por la letra B—.
Configuración de los rodamientos y dimensiones
La elección del lubricante es un factor esencial para garantizar el correcto funcionamiento y la larga vida útil de los rodamientos. Por lo tanto, el lubrificante tiene que:
Hay dos opciones posibles: grasa o aceite. En general, la lubricación con grasa es sin duda la opción más simple y eficiente, ya que ofrece todas las prestaciones anteriores y no requiere demasiado mantenimiento. Sin embargo, si el rodamiento está integrado en una máquina lubricada con aceite, se recomienda utilizar el mismo tipo de lubricación. En cualquier caso, la elección del lubricante dependerá de tres factores: la carga, el tipo de funcionamiento —continuo o intermitente— y la velocidad de rotación. Si el rodamiento está sometido a cargas elevadas, a un funcionamiento continuo y a una alta velocidad de rotación, la lubricación con aceite es la solución ideal para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de rodadura. Por el contrario, si las cargas son bajas y la velocidad limitada, la grasa será más que suficiente.
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