Quizás algunos de los componentes más abundantes en la industria son los cojinetes, más específicamente los cojinetes de elementos rodantes o rodamientos. Estos se encuentran en todo, desde motores eléctricos hasta cajas de engranajes y sistemas de transportación. Básicamente, si un eje necesita girar, puede ser (y lo es la mayoría de las veces) soportado por un rodamiento. Lo que algunas personas no se dan cuenta es que la composición real de estos dispositivos puede ser bastante diferente según la aplicación.

Los rodamientos están compuestos por dos pistas separadas por un grupo de esferas o rodillos. La forma del elemento rodante determina la carga que puede soportar un rodamiento en particular, así como sus requisitos de lubricación.

El primer tipo elemento rodante que discutiremos es uno de los más comunes: el rodamiento de bolas. Los rodamientos de bolas vienen en tantos tamaños, materiales y acabados como se pueda imaginar. Esto proporciona una flexibilidad increíble en su uso. Las bolas en estos rodamientos simplemente ruedan entre las dos pistas, sin importar en qué dirección estén los elementos.

Como su nombre lo indica, los rodamientos de rodillos cilíndricos son cilindros que están dispuestos entre la pista interior y la exterior. Estos cilindros, que tienen forma de latas de refresco, ruedan a lo largo de sus costados en las pistas. Los elementos solo pueden rodar a lo largo de un solo eje, a diferencia de las bolas que pueden rodar en cualquier dirección.

Los rodamientos de rodillos esféricos son muy similares a los elementos de rodillos cilíndricos con una excepción: están redondeados alrededor de su sección media. En lugar de ser un cilindro perfecto, los rodamientos de rodillos esféricos se redondean para que los lados del cilindro ya no sean paralelos entre sí. Esto les da más área de superficie en contacto con la pista que un elemento cilíndrico de la misma longitud.

Los rodamientos de agujas son más pequeños en diámetro que los ejemplos anteriores, pero también tienen más longitud. Estos elementos son cilindros perfectos pero se estiran hasta el punto de parecerse a agujas. Aunque de pequeño diámetro, compensan el área de superficie en la longitud que abarcan.

En los rodamientos de rodillos cónicos, un extremo de sus elementos tiene un diámetro mayor que el otro. Esto les da una ligera estructura cónica y permite que los elementos rueden a lo largo de un plano diagonal. Los ángulos creados por estos elementos les permiten soportar cargas axiales y radiales.

Todos los tipos de elementos anteriores vienen en varios arreglos diferentes. Algunos rodamientos tienen una sola fila de elementos, mientras que otros emplean varias filas. Las jaulas se utilizan en ciertos rodamientos para separar los elementos y mantener su espacio constante. Los sellos son otro elemento que se puede personalizar en los rodamientos. Todas estas características marcan la diferencia en la funcionalidad del rodamiento, así como en su esperanza de vida.

Los elementos rodantes se someten a un régimen de lubricación conocido como lubricación elastohidrodinámica. En este régimen, la película de fluido suele ser inferior a un micrón, y la presión de hasta 500,000 libras por pulgada cuadrada (psi) no es infrecuente. El aceite se convierte momentáneamente en sólido y deforma elásticamente el elemento rodante y la superficie de contacto. Cualquier contaminación puede interferir con este proceso con resultados devastadores. Las partículas presentes en la zona de carga causan degradación de las superficies en contacto y pueden conducir a la generación de más partículas de desgaste.

8 factores que afectan la selección de lubricante

Velocidad
Tamaño
Tipo de rodamiento
Carga
Temperatura mínima y máxima de funcionamiento
Condiciones ambientales (polvo, suciedad, humedad, etc.)
Conveniencia de aplicación
Esfuerzo de torsión o torque

Los aceites tienen una propiedad conocida como coeficiente de presión-viscosidad. Esta es una medida de qué tan bien pueden convertirse momentáneamente en sólidos. El agua no tiene esta propiedad y, por lo tanto, puede conducir a condiciones límite cuando está presente en los rodamientos. Es importante controlar los niveles de agua en el aceite lubricante para evitar que esto ocurra. En algunos casos, los rodamientos pueden perder el 70 por ciento de su vida debido al agua antes de que el aceite se vuelva turbio.

58%

de los profesionales de la lubricación usan rodamientos de bolas en su planta, según los resultados de una encuesta de machinerylubrication.com

Hay dos tipos de cargas que sufren los rodamientos: cargas radiales y cargas axiales o de empuje. Las cargas radiales se experimentan como fuerzas de corte. Estas cargas se producen en las pistas del rodamiento, a diferencia de las cargas de empuje, que son fuerzas que empujan la cara de un rodamiento.

En otras palabras, la carga radial de un motor eléctrico horizontal se encontraría por cualquier carga que empuje el eje del motor hacia arriba o hacia abajo, mientras que la carga de empuje sería cualquier carga que empuje el eje hacia el motor (en el mismo sentido de la orientación del eje). La cantidad y el tipo de cargas que experimenta su rodamiento determinan el tipo de rodamiento que necesita, así como los elementos rodantes dentro de él.

Determinar el tipo de cargas que desea que maneje el rodamiento, así como las condiciones ambientales, lo ayudarán aún más en la selección del rodamiento adecuado. Las posibilidades de los rodamientos son infinitas, por lo que puede garantizar que haya uno que se adapte perfectamente a su aplicación.

En nuestros cursos de preparación para certificación como técnico en lubricación de maquinaria le proporcionamos los conceptos básicos del funcionamimento de los rodamientos, su diseño y mejores prácticas de lubricación para ayudarle a lograr una mayor confiabilidad en su planta.

Wes Cash , Corporación Noria. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América