Introducción de rodamientos

Introducción

 

Los rodamientos son una herramienta fundamental que facilita las tareas de multitud de oficios, que se ven beneficiados con el uso de un elemento de estas características. Unas características que varían en función del tipo de aplicación que tenga el rodamiento, puesto que no todos los rodamientos funcionan del mismo modo. 

 

Por ello, en el mercado hay disponibles diferentes clases de rodamientos que ofrecen diseños alternativos, en función de las necesidades de cada tipo de cliente.  

 

Los rodamientos son capaces de soportar cargas radiales bastantes pesadas como las utilizadas en aplicaciones de ingeniería pesada. Rodamientos y accesorios para solventar cualquier tipo de problema relacionado con el ámbito industrial o doméstico, que siempre conviene adquirir a través de expertos en suministros industriales. 

Tipos de rodamientos 

 

Los tipos de rodamientos son elementos rotativos que pueden emplearse en la fabricación del rodamiento, pueden ser: de bolas, de rodillos o de agujas.  Un rodamiento radial es aquel que soporta esfuerzos radiales que son de esfuerzos de dirección normal a la dirección que pasa por el centro de su eje.  Los rodamientos de bola ocupan una tecnología muy especial, dados los procedimientos para conseguir la esfericidad perfecta dela bola. El producto final no es casi perfecto, también es atribuida la gravedad como efecto adverso. 

 

 

Los rodamientos rígidos de bolas 

Son usados en gran variedad de aplicaciones. Son fáciles de diseñar, no separables, capaces de operar en altas e incluso muy altas velocidades y requieren poca atención o mantenimiento en servicio. 

 

Rodamientos de bolas a rótula 

Tienen dos hileras de bolas, un camino de rodadura esférico común en el aro exterior y dos ranuras profundas continuas en los caminos de rodadura del aro interior. Estos rodamientos no se ven afectados por las desalienaciones angulares del eje en relación con el soporte que puede producirse por la reflexión del eje.  

 

Los rodamientos de bolas de contacto angular  

Tienen caminos de rodadura de sus aros interior y exterior desplazados entre sí en el sentido del eje del rodamiento.   Este rodamiento fue diseñado para soportar cargar combinadas por que aguanta cargas radiales y axiales simultáneas.                                                         

  

 Rodamientos de rodillos cilíndricos   

una de las principales diferencias de diseño son el número de hileras de rodillos y pestañas del aro interior/exterior, así como los diseños y materiales de las jaulas. Estos rodamientos son capaces de enfrentar desafíos de las aplicaciones que se enfrentan a cargas radiales pasadas y de altas velocidades. Al soportar el desplazamiento axial, ofrece una alta rigidez, baja fricción y larga ida útil.                                                                                  

Los rodamientos de agujas 

Estos son rodamientos con rodillos muy delgados y en relación con su menor diámetro. A pesar de su pequeña sección, estos rodamientos tienen una gran capacidad de carga y son eminentemente apropiados para aplicaciones donde el espacio radial es limitado.                                                                          

 

Los rodamientos de rodillos a rótula 

Estos manejan cargas radiales y axiales muy pesadas en aplicaciones propensas a la desalineación o a las flexiones de los ejes puede ser verdadero desafío.  Su alta capacidad de carga y la capacidad de soportar la desalineación lo ayudan a obtener bajos costos de mantenimiento y una larga vida útil de los rodamientos.                                                                                     

 

Rodamientos axiales de rodillos cónicos 

Están diseñados para soportar cargas axiales y cargas máximas elevadas. Los rodamientos son muy rígidos y requieren poco espacio axial.                                                

 

Nomenclatura (y prefijos) de cada uno de los rodamientos 

 

La designación completa de los rodamientos puede incluir una designación básica, con o sin uno o más prefijos y sufijos complementarios.  

La designación básica identifica los siguientes aspectos: 

•  el tipo de rodamiento 
•  el diseño básico 
•  las dimensiones  

 

Los prefijos y sufijos identifican características de diseño o componentes del rodamiento. 

 

Designaciones básicas 

 

Una designación básica contiene entre tres y cinco dígitos. El sistema de designación básica se muestra en la siguiente tabla. 

 

 

 Las combinaciones de números y letras tienen el siguiente significado: 

 

El primer dígito, letra o combinación de letras identifica el tipo de rodamiento y alguna posible versión básica. Los siguientes dos dígitos identifican la serie de dimensiones ISO. El primer dígito indica la serie de ancho o altura (dimensiones B, T o H). El segundo dígito identifica la serie de diámetro. Los últimos dos dígitos de la designación básica identifican el código de tamaño del agujero del rodamiento. El código de tamaño multiplicado por 5 da como resultado el diámetro del agujero en mm. 

 

 

En algunos casos, se omite el dígito para identificar el tipo de rodamiento o el primer dígito en la identificación de la serie de dimensiones.  Los rodamientos con un diámetro del agujero de 10, 12, 15 o 17 mm tienen las siguientes identificaciones de código de tamaño: 

• 00 = 10 mm 
• 01 = 12 mm 
• 02 = 15 mm 
• 03 = 17 mm 

En el caso de los rodamientos que tienen un diámetro del agujero < 10 mm o ≥ 500 mm, el diámetro, por lo general, se expresa en milímetros. La identificación del tamaño está separada del resto de la designación del rodamiento por medio de una barra inclinada, p. ej., 618/8 (d = 8 mm) o 511/530 (d = 530 mm).  Para algunos rodamientos con un diámetro del agujero < 10 mm, como los rodamientos rígidos de bolas, de bolas a rótula y de bolas de contacto angular, el diámetro del agujero también se expresa en milímetros, pero no se separa de la designación de la serie mediante una barra inclinada, p. ej., 629 o 129 (d = 9 mm). Los diámetros de agujeros que se desvían del diámetro estándar del agujero de un rodamiento se indican sin codificar y se expresan en milímetros con un máximo de tres lugares decimales. Esta identificación del diámetro del agujero forma parte de la designación básica y está separada de esta por medio de una barra inclinada, p. ej., 6202/15.875 (d = 15,875 mm = 5/8 pulg.). 

 

Dentro de la siguiente table se encuentran los diferentes prefijos de los rodamientos. 

 

Selección de rodamientos 

Cada rodamiento presenta propiedades características que dependen de su diseño y que lo hacen más o menos adecuado para la aplicación determinada. Por ejemplo, los rodamientos rígidos de bolas pueden soportar cargas radiales moderadas, así como cargas axiales. Tiene una baja fricción y pueden ser fabricados con una gran precisión y con un diseño de funcionamiento silencioso. Por lo tanto, estos rodamientos son los preferidos para los motores eléctricos de tamaño pequeño y mediano.   Los rodamientos de rodillos a rótula pueden soportar cargas muy elevadas y son autoalineables. Estas propiedades hacen que sean especialmente adecuados para aplicaciones de ingeniería pesada, donde existen cargas muy elevadas, flexiones de eje y desalineaciones.     Más sin embargo en muchas ocasiones se deben de considerar diversos factores y relacionarlos entre sí al momento de seleccionar el correcto rodamiento. Abajo se describen los principios más importantes a considerar en el momento de seleccionar un rodamiento estándar y con estos realizar una elección apropiada.    

• Espacio disponible  
• Cargas  
• Desalineación  
• Precisión  
• Velocidad
• Funcionamiento silencioso 
• Rigidez 
• Desplazamiento axial  
• Montaje y desmontaje.  
• Vida útil 

 

 Se debe tener en cuenta también el costo total de una selección de rodamientos y las consideraciones sobre el inventario también pueden influir en la decisión final.   

 

Otros criterios importantes a tener en cuenta a la hora de seleccionar un rodamiento son, la capacidad de carga y la duración, la fricción, las velocidades admisibles, el juego interno del rodamiento o la precarga, la lubricación y las obturaciones.  

 

 

  Espacio disponible  

 En muchos casos, una de las dimensiones principales del rodamiento, es el diámetro del agujero, y viene determinado por las características de diseño de la máquina y por el diámetro del eje.   Para los ejes de diámetro pequeño, se puede utilizar cualquier tipo de rodamiento de bolas, siendo los rodamientos rígidos de bolas los más utilizados; para estos casos los rodamientos de agujas también son adecuados. 

 

Cargas   

En las cargas de los rodamientos se deben de tomar en cuenta dos factores que son de suma importancia, estos son la magnitud de la carga en el rodamiento y el sentido de carga en el rodamiento.  

 

Magnitud de la carga  

 La magnitud de la carga es uno de los factores que suele determinar el tamaño del rodamiento a utilizar. Por lo general, los rodamientos de rodillos pueden soportar mayores cargas que los rodamientos de bolas de tamaño similar, y los rodamientos completamente llenos de elementos rodantes pueden soportar mayores cargas que los rodamientos con jaula correspondientes. Los rodamientos de bolas son los más utilizados cuando las cargas son ligeras o moderadas. Para cargas elevadas y ejes de gran diámetro, la elección más adecuada son los rodamientos de rodillos.  

 

Sentido de la carga 

 El sentido de la carga es la dirección en la que se aplica la misma, esta puede ser de tres tipos diferentes, carga radial, que es cuando se aplica perpendicularmente al eje de rotación, los rodillos cilíndricos de una sola hilera, y los rodamientos de agujas solo pueden soportar cargas puramente radiales. 

Todos los demás rodamientos radiales pueden soportar algunas cargas axiales además de las cargas radiales para las que vienen diseñados. También tenemos la carga axial, esta es la que se aplica sobre el eje de rotación del rodamiento, los rodamientos axiales y los rodamientos de cuatro puntos de contacto son los adecuados para las cargas ligeras o moderadas puramente axiales. 

 

Las desalineaciones angulares entre el eje y el soporte se pueden originar, por ejemplo, por la flexión del eje bajo la carga de funcionamiento, cuando los asientos de los rodamientos en el soporte no están mecanizados a vez o cuando los ejes están soportados por rodamientos montados en soportes distintos y a gran distancia entre si.  Los rodamientos rígidos, es decir los rodamientos rígidos de bolas y los rodamientos de rodillos cilíndricos, no pueden soportar ninguna desalineación, o sólo desalineaciones muy pequeñas, a no ser que se fuercen. Por otra parte, los rodamientos autoalineables, es decir, los rodamientos de bolas a rótula y los rodamientos axiales de rodillos a rótula, pueden soportar desalineaciones producidas bajo las cargas de funcionamiento y también pueden compensar los errores de alineación iniciales producidos por errores de mecanización o de montaje.  

 

 Precisión  

Para las aplicaciones que requieren una alta precisión de funcionamiento altas velocidades, se requieren rodamientos con una precisión mayor que la normal (por ejemplo, disposiciones de husillos de máquinas herramientas). Se fabrican diferentes tipos de rodamiento de alta precisión, entre estos se encuentran los rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular, los rodamientos de una hilera y dos hileras de rodillos cilíndricos y los rodamientos de bolas con contacto angular de simple o de doble efecto.  

 

Velocidad  

 La temperatura de funcionamiento admisible limita la velocidad a la que los rodamientos pueden funcionar. Los rodamientos que ofrecen una baja fricción y por lo tanto, una baja generación de calor interno, son los más apropiados para el funcionamiento a alta velocidad. Las velocidades más altas pueden alcanzar con los rodamientos de bolas a rótula, cuando las cargas son puramente radiales y con los rodamientos de bolas con contacto angular para cargas combinadas. Esto es particularmente cierto para los rodamientos de bolas con contacto angular de alta precisión o para los rodamientos rígidos de bolas con elementos rodantes cerámicos. 

 

Funcionamiento silencioso 

En ciertas aplicaciones, por ejemplo motores eléctricos para electrodomésticos o equipos de oficina, el ruido producido durante el funcionamiento es un factor importante y definitivamente puede influir en la correcta selección de un rodamiento, los rodamientos rígidos de bolas se fabrican especialmente para este tipo de especificaciones 

 

 

Rigidez  

La rigidez de un rodamiento se caracteriza por la magnitud de la deformación elástica del rodamiento bajo carga. Normalmente, esta deformación es muy pequeña y puede ser ignorada. En algunos casos, por ejemplo en los husillos para máquina herramienta o en disposiciones de rodamientos en engranajes, la rigidez es un factor importante. Debido al   contacto entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura, los rodamientos de rodillos, por ejemplo, de rodillos cilíndricos o de rodillos cónicos son más rígidos que los rodamientos de bolas. La rigidez de los rodamientos puede aumentarse aún más utilizando una pre carga.   

Desplazamiento axial   Los ejes u otros componentes rotativos de la máquina están generalmente soportados por un rodamiento fijo y otro libre. Los rodamientos fijos proporcionan una fijación axial para el componente de la máquina en ambos sentidos. Los rodamientos más adecuados para este fin son los que admiten cargas combinadas, o los que puede proporcionar un guiado axial en combinación con un segundo rodamiento.  Los rodamientos deberán permitir el desplazamiento axial del eje manera que los rodamientos no se sobrecarguen por ejemplo, a causa de la dilatación térmica del eje. Entre los rodamientos más adecuados para la posición libre, se encuentran los rodamientos de agujas y los rodamientos de rodillos cilíndricos de una sola hilera y también se pueden usar rodamientos completamente llenos de rodillos cilíndricos.  

Montaje y desmontaje La condición básica para un correcto montaje, desmontaje y mantenimiento de los rodamientos es la limpieza del lugar de trabajo, de los instrumentos y componentes del alojamiento, del lubricante y de los propios rodamientos. Las partículas extrañas influyen desfavorablemente sobre las superficies de precisión, funcionamiento del rodamiento y según el origen pueden también causar hasta el avería del rodamiento. Durante la preparación de todos los lubricantes hay que mantener las condiciones de la pureza. 

 

Los rodamientos nuevos son tratados por el fabricante con conservantes que no es necesario eliminar antes del montaje ademas de los casos extraordinarios.  Después de la limpieza de los rodamientos es necesario lubricarlos con aceite, protegerlos contra las impurezas y alojarlos. Antes del montaje hay que controlar las dimensiones de las superficies del alojamiento que no deben estar dañadas ni mecánicamente ni por la corrosión. 

 

Montaje de los rodamientos con agujero cilíndrico

 Los aros de los rodamientos se pueden montar en los ejes y agujeros de los soportes a temperatura normal o caliente. La mayor parte de los rodamientos pequeños o medios se monta a temperatura normal. La fuerza necesaria para el montaje se consigue mediante un martillo o mejor con prensa. En ambos casos hay que actuar sobre el aro del rodamiento por intermedio de dispositivos de montaje. La fuerza de montaje no debe ser transmitida a través de los elementos rodantes. El dispositivo de montaje debe apoyarse siempre en el aro que se monta o en ambos aros simultáneamente. El montaje en caliente se utiliza para los rodamientos de mayor tamaño cuyos aros están alojados con mayor apriete. Los rodamientos se calientan hasta 100°C . 

 

Montaje de los rodamientos con agujero cónico

 Los rodamientos con agujero cónico se fijan en el eje con ayuda de manguitos de fijación o de desmontaje o se alojan directamente en el gorron cónico. La fijación fiable se consigue por el prensado del aro interior con ayuda de una tuerca o por el intercalado suficiente del manguito de desmontaje. En ambos casos el aro interior se dilata lo que causa la disminución del juego radial del rodamiento. Durante el montaje de los rodamientos de dos hileras de bolas a rotula la tuerca del manguito de fijación se apretara de tal manera que no solo permita el giro del aro exterior del rodamiento, sino también que bascule fácilmente. Los rodamientos de dos hileras de rodillos a rotula se fijan con mayor apriete. La fijación adecuada de los aros interiores se controla por la reducción del juego radial por medio de galgas de hojas y también por la medición del desplazamiento axial del aro interior en el eje o en el manguito. La posición inicial para la medición del desplazamiento axial es aquella en la que las superficies de contacto se tocan entre si en todas las superficies del alojamiento. 

 

Vida útil 

 

Por vida del rodamiento se entiende el tiempo que se espera que un rodamiento funcione de la forma prevista en las condiciones de trabajo predefinidas. Se basa principalmente en el número probable de revoluciones que un rodamiento puede realizar antes de que empiece a mostrar síntomas de fatiga, como el desconchado o la formación de grietas debido al estrés. 

 

 ¿Qué elementos determinan la vida útil de un rodamiento?  Además del desgaste natural, los rodamientos pueden fallar (prematuramente) debido a otros factores, tales como temperaturas extremas, grietas, falta de lubricación, o daños en los sellados o en las jaulas. Los daños de este tipo en los rodamientos a menudo son consecuencia de una mala elección del rodamiento, de imprecisiones en el diseño de los componentes que lo rodean, de una instalación incorrecta o de un mantenimiento insuficiente. 

 

 El índice de resistencia básica a la fatiga de un rodamiento se calcula utilizando el número de revoluciones que alcanza o sobrepasa el 90% de todos los rodamientos de un grupo específico, durante un tiempo determinado y sin fallar.  Una fórmula estandarizada - también conocida como el método de catálogo (ISO 281) - es la forma convencional para calcular la vida de un rodamiento. Los parámetros son la carga del rodamiento, la velocidad de rotación, el índice de carga dinámica y el tipo de rodamiento. El resultado son los índices L10 o L10h de vida útil del rodamiento.  

 

 

› El índice de carga dinámica (índice de carga básica) se define como la carga constante aplicada a los rodamientos con anillos exteriores estáticos que los anillos interiores puedan soportar para un índice de vida de un millón de revoluciones (106 revoluciones). El índice de carga básica de los rodamientos radiales se define como una carga radial central de dirección y magnitud constantes, mientras que el índice básico de carga de los rodamientos de empuje se define como una carga axial de magnitud constante en la misma dirección que el eje central. En las tablas de dimensiones, los índices de carga se muestran debajo de Cr para los rodamientos radiales, y debajo de Ca para los rodamientos de empuje.  

 

› La carga dinámica equivalente P se define como una carga radial matemática para rodamientos radiales, o como una carga axial para rodamientos axiales, de una magnitud y dirección constantes que tiene el mismo efecto en la vida del rodamiento que las fuerzas que realmente actúan sobre el componente. En el caso de cargas combinadas o constantes, el valor de P se calcula utilizando la siguiente fórmula: P = X • Fr + Y • Fa. Aparte de los rodamientos de rodillos es

 

Conclusión 

Las utilizaciones de los rodamientos en máquinas alivian la fricción en los puntos de movimientos rotacionales. Los rodamientos se denominan también cojinetes no hidrodinámicos. De acuerdo al uso a dar a los rodamientos se clasifican en varios tipos los cuales se utilizan dependiendo a su aplicación dada. Para una mejor identificación se da una nomenclatura; la cual nos indica el tipo de rodamiento y en general sus especificaciones. Algunas fallas producidas se deben a la mala utilización o poco mantenimiento de los rodamientos. Es muy importante el mantenimiento preventivo en los rodamientos, ya que si estos llegan a fallar nos pueden llegar a producir consecuencias mayores, tanto económicas como un aumento de las mismas. 

Referencias 

 

LFD, «PRINCIPIOS TÉCNICOS DE LOS RODAMIENTOS,» 2018. [En línea]. Available:  [Último acceso: 31 MAYO 2020]. 

 

«PRINCIPIOS PARA LA CORRECTA SELECCION Y APLICACION DE LOS DIFERENTES TIPOS DE RODAMIENTOS  [Acceso Aqui].

 

MOTION & CONTROL NSK, «TECHNICAL INSIGHT,» [En línea]. Available:[Último acceso: 26 MAYO 2020]. 

 

NSK, «MOTION & CONTROL NSK,» 2009. [En línea]. Available:  [Último acceso: 25 MAYO 2020].