COJINETES

Elementos mecánicos que permiten el libre movimiento entre piezas fijas y móviles. Los cojinetes de antifricción son esenciales para la maquinaria: sostienen o guían sus piezas móviles y reducen al mínimo la fricción y el desgaste. La fricción consume energía inútilmente. y el desgaste altera las dimensiones y el ajuste de las piezas hasta la inutilización de la máquina.

TIPO DE COJINETES:

Cojinetes corrientes.

En su forma más sencilla, un cojinete consiste en un eje cilíndrico, llamado gorrón. y en un soporte que forma el cojinete propiamente dicho. Antiguamente los cojinetes se fabricaban de materiales como madera, piedra, cuero o hueso; más tarde se empleó el metal. Pronto se vio que un lubricante disminuirla la fricción y el desgaste y prolongaría la vida útil de este tipo de cojinete. Al principio se utilizaron lubricantes de origen vegetal, animal o marino, tales como sebo de cordero, grasa de cerdo o de pato, aceite de pescado, de castor y de semilla de algodón (las ruedas de los carros egipcios conservan todavía vestigios del sebo de cordero empleado como lubricante).

El uso de aceites minerales empezó en el ano 1859, en particular debido al descubrimiento del pozo de Drake en Titusville (Pennsylvania). En la actualidad se emplean generalmente como lubricantes los derivados del petróleo y las grasas, mezclados a veces con jabones y lubricantes sólidos, tales como grafito, bisulfuro de molibdeno, talco y substancias similares.

COJINETES DE MADERA:

para aplicaciones limitadas en maquinaria ligera, están hechos frecuentemente de arce o pino duro impregnado de un aceite neutro. También se emplean cojinetes de madera hechos de guayaco. Que es la más dura y densa de todas las maderas. El guayaco sólo se encuentra en la zona del Caribe. Esta madera pesa aproximadamente 1.280 kg/m' y tiene un contenido de resina de un 30% en volumen, por lo que es muy autolubricante, Al ser el grano densamente entrelazado. este material ofrece una alta resistencia al desgaste y compresión y resulta muy difícil de astillar. Tiene múltiples aplicaciones, pues el guayaco es capaz de resistir la acción destructiva de los ácidos débiles, álcalis, aceites, fósforo líquido, productos blanqueadores, de alimentación, drogas y cosméticos.

COJINETES DE GOMA:

La goma ha resultado ser un material extremadamente bueno para cojinetes, en especial cuando el lubricante puede contener abrasivos. Los cojinetes de goma tienen gran aplicación en las bocinas de popa marinas, en los cangilones de las

dragas. en ciertas bombas centrífugas y en los ejes de las bombas para pozos profundos. La goma empleada es un compuesto de alta resistencia, de estructura similar a las cubiertas de rueda de automóvil Estos cojinetes rinden el máximo con lubricación de agua que sirve tanto de refrigerante como de lubricante.

COJINETES DE METAL FUNDIDO:

El hierro fundido es uno de los materiales más antiguos para cojinetes En la antigüedad ya se utilizaba en la India y en China. Con el advenimiento de maquinaria más compleja en la evolución industrial, el hierro fundido llegó a ser un material corriente para cojinete, y todavía se utiliza cuando se destina a un uso relativamente ligero.

Cuando, debido a la falta de espacio o inaccesibilidad para la lubricación, no son prácticos los Cojinetes normales de metal, se emplean con frecuencia cojinetes porosos.Estos tienen vacíos del 16-36% de su volumen. Estos huecos se llenan de lubricante por un sistema de vacío. Durante su funcionamiento proporcionan una cantidad ilimitada de lubricante a la superficie de frotamiento entre el gorrón y el soporte. Estos cojinetes son, en general, satisfactorios para cargas ligeras y velocidades moderadas.

COJINETES HIDRODINÁMICOS DE PELÍCULA FLUIDA.

Si las superficies de los cojinetes pueden mantenerse separadas, el lubricante no necesita un agente oleaginoso (grasa, aceite o sebo). En consecuencia, se encuentran muchas aplicaciones extremas en las que los cojinetes de película fluida funcionan con lubricantes consistentes en agua, ácidos altamente corrosivos, metales molidos, vapor, gasolina, refrigerantes líquidos, mercurio, gases. etc. La autogeneración de presión en tales cojinetes tiene lugar sea cual sea el lubricante empleado, pero la presión máxima que se genera depende de la viscosidad del lubricante, Así, por ej. la capacidad de carga máxima de un cojinete lubricado por gas es mucho menor que la de un cojinete lubricado por líquido El porcentaje está en proporción directa a la viscosidad.

Gran parte de las investigaciones se refieren al funcionamiento de la maquinaria a temperaturas extremas. En las zonas bajas puede tratarse de 240' C. En las máximas se prevé que algunos aparatos pueden llegar a funcionar a 1.000-1.500 C. El gas es el único lubricante conocido con posibilidades de Ser empleado en temperaturas extremas. Debido a que la viscosidad de gas es muy baja, la fricción que resulta en el cojinete es, por tanto, de un orden inferior. Por ello las maquinas lubricadas por gas pueden funcionar a temperaturas extremadamente altas al no representar un serio problema el mantener los cojinetes refrigerados. Se ha logrado hacer funcionar hasta a 433.000 r.p.m. un rotor con cojinetes de lubricación gaseosa.

El principio de autogeneración de presión se aplica tanto a cojinetes de empuje como a cojinetes de línea, Una de las primeras aplicaciones industriales del tipo de cojinetes autogeneradores fueron los axiales de patín oscilante. Es indispensable el gran valor de los cojinetes de empuje con zapata oscilante por su baja fricción y gran regularidad.

Cojinetes hidrostáticos de película fluida.

Los cojinetes cerradas, o casquillos del tipo presión autogenerada, funcionan con un alto grado de rendimiento y regularidad una vez alcanzadas las revoluciones de régimen, Sin embargo. cuando la velocidad del gorrón es demasiado baja para mantener una película fluida continua, o cuando al arrancar, parar o invertir la marcha se rompe la película, la fricción aumenta y se acelera el desgaste del cojinete. Esta situación puede ser eliminada introduciendo aceite a alta presión entre el espacio del fondo del gorrón y el mismo cojinete. Si la presión y el caudal están en la proporción correcta, el eje hallará levantado y sostenido por una película de aceite, tanto si gira como si está parado El rozamiento puede descender a una décima parte de su valor original o aun menos, y en ciertas clases de máquinas pesadas en las que el par disponible es moderado puede representar la diferencia entre ponerse en marcha o no arrancar. Este tipo de lubricación se llama lubricación hidrostática. y aplicada de la manera indicada a los cojinetes de bolas se denomina flotación en aceite. Los condensadores sincrónicos necesitan la flotación en aceite cuando e! conjunto es de gran tamaño.

Los cojinetes de los trenes de laminación pueden ser equipados con sustentación de aceite para reducir la fricción cuando los laminadores están bajo carga. A veces el sistema hidrostático se utiliza de agujero de manera continua en cojinetes sobrecargados que no logran mantener una película de aceite o de presión automática normal.

La lubricación hidrostática en forma de cojinetes de apoyo ha sido utilizada en varias máquinas para soportar el empuje. Puede conseguirse un empuje axial este o no el eje girando, y puede mantenerse una separación completa entre las superficies en fricción.

TIPO DE RODAMIENTOS:

Un rodamiento, también denominado rulemán, rúleman, rolinera, cojinete, balinera o balero (en México) o rodaje (en Perú) o caja de bolas (en Cuba y Puerto Rico) o también Bolillero en Argentina, es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.

De acuerdo con el tipo de contacto que exista entre las piezas, el rodamiento puede ser deslizante o lineal y rotativo.

El elemento rotativo que puede emplearse en la fabricación del rodamiento, pueden ser: bolas rodillos o agujas.

TIPOS DE RODAMIENTOS

Cada clase de rodamientos muestra propiedades características, que dependen de su diseño y que lo hace más o menos apropiado para una aplicación dada. Por ejemplo, los rodamientos rígidos de bolas pueden soportar cargas radiales moderadas así como cargas axiales pequeñas. Tienen baja fricción y pueden ser producidos con gran precisión. Por lo tanto, son preferidos para motores eléctricos de medio y pequeño tamaño. Los rodamientos de rodillos esféricos pueden soportar cargas radiales muy pesadas y son oscilantes, lo que les permite asumir flexiones del eje, y pequeñas desalineaciones entre dos rodamientos, que soportan un mismo eje. Estas propiedades los hacen muy populares para aplicaciones por ejemplo en ingeniería pesada, donde las cargas son fuertes, así como las deformaciones producidas por las cargas, en máquinas grandes es también habitual cierta desalineación entre apoyos de los rodamientos.

RODAMIENTOS RÍGIDOS DE BOLAS

Rodamientos rígidos de bolas.

Son usados en una 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. Estas características, unidas a su ventaja de precio, hacen a estos rodamientos los más populares de todos los rodamientos.

RODAMIENTOS DE UNA HILERA DE BOLAS CON CONTACTO ANGULAR

El rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular tiene dispuestos sus caminos de rodadura de forma que la presión ejercida por las bolas es aplicada oblicuamente con respecto al eje. Como consecuencia de esta disposición, el rodamiento es especialmente apropiado para soportar no solamente cargas radiales, sino también grandes cargas axiales, debiendo montarse el mismo en contraposición con otro rodamiento que pueda recibir carga axial en sentido contrario. Este rodamiento no es desmontable.

RODAMIENTOS DE AGUJAS

Son rodamientos con rodillos cilíndricos muy delgados y largos 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 las aplicaciones donde el espacio radial es limitado.

RODAMIENTOS DE RODILLOS CÓNICOS

El rodamiento de rodillos cónicos, debido a la posición oblicua de los rodillos y caminos de rodadura, es especialmente adecuado para resistir cargas radiales y axiales simultáneas. Para casos en que la carga axial es muy importante hay una serie de rodamientos cuyo ángulo es muy abierto. Este rodamiento debe montarse en oposición con otro rodamiento capaz de soportar los esfuerzos axiales en sentido contrario. El rodamiento es desmontable; el aro interior con sus rodillos y el aro exterior se montan cada uno separadamente.

RODAMIENTOS DE RODILLOS CILÍNDRICOS DE EMPUJE

Son apropiados para aplicaciones que deben soportar pesadas cargas axiales. Además, son insensibles a los choques, son fuertes y requieren poco espacio axial. Son rodamientos de una sola dirección y solamente pueden aceptar cargas axiales en una dirección. Su uso principal es en aplicaciones donde la capacidad de carga de los rodamientos de bolas de empuje es inadecuada.

RODAMIENTOS AXIALES DE RODILLOS A RÓTULA

Rodamiento axial.

El rodamiento axial de rodillos a rótula tiene una hilera de rodillos situados oblicuamente, los cuales, guiados por una pestaña del aro fijo al eje, giran sobre la superficie esférica del aro apoyado en el soporte. En consecuencia, el rodamiento posee una gran capacidad de carga y es de alineación automática. Debido a la especial ejecución de la superficie de apoyo de los rodillos en la pestaña de guía, los rodillos giran separados de la pestaña por una fina capa de aceite. El rodamiento puede, por lo mismo, girar a una gran velocidad, aun soportando elevada carga. Contrariamente a los otros rodamientos axiales, éste puede resistir también cargas radiales.

RODAMIENTOS DE BOLAS A RÓTULA

Rodamiento de bolas a rótula.

Los rodamientos de bolas a rótula tienen dos hileras de bolas que apoyan sobre un camino de rodadura esférico en el aro exterior, permitiendo desalineaciones angulares del eje respecto al soporte. Son utilizados en aplicaciones donde pueden producirse desalineaciones considerables, por ejemplo, por efecto de las dilataciones, de flexiones en el eje o por el modo de construcción. De esta forma, liberan dos grados de libertad correspondientes al giro del aro interior respecto a los dos ejes geométricos perpendiculares al eje del aro exterior.

Este tipo de rodamientos tienen menor fricción que otros tipos de rodamientos, por lo que se calientan menos en las mismas condiciones de carga y velocidad, siendo aptos para mayores velocidades.

RODAMIENTOS DE RODILLOS CILÍNDRICOS

Rodamiento de rodillos cilíndricos del tipo NUP.

Un rodamiento de rodillos cilíndricos normalmente tiene una hilera de rodillos. Estos rodillos son guiados por pestañas de uno de los aros, mientras que el otro aro puede tener pestañas o no.

Según sea la disposición de las pestañas, hay varios tipos de rodamientos de rodillos cilíndricos:

Tipo NU: con dos pestañas en el aro exterior y sin pestañas en el aro interior. Sólo admiten cargas radiales, son desmontables y permiten desplazamientos axiales relativos del alojamiento y eje en ambos sentidos.

Tipo N: con dos pestañas en el aro interior y sin pestañas en el aro exterior. Sus características similares al anterior tipo.

Tipo NJ: con dos pestañas en el aro exterior y una pestaña en el aro interior. Puede utilizarse para la fijación axial del eje en un sentido.

Tipo NUP: con dos pestañas integrales en el aro exterior y con una pestaña integral y dos pestañas en el aro interior. Una de las pestañas del aro interior no es integral, es decir, es similar a una arandela para permitir el montaje y el desmontaje. Se utilizan para fijar axialmente un eje en ambos sentidos.

Los rodamientos de rodillos son más rígidos que los de bolas y se utilizan para cargas pesadas y ejes de gran diámetro.

RODAMIENTOS DE RODILLOS A RÓTULA

El rodamiento de rodillos a rótula tiene dos hileras de rodillos con camino esférico común en el aro exterior siendo, por lo tanto, de alineación automática. El número y tamaño de sus rodillos le dan una capacidad de carga muy grande. La mayoría de las series puede soportar no solamente fuertes cargas radiales sino también cargas axiales considerables en ambas direcciones. Pueden ser reemplazados por cojinetes de la misma designación que se dará por medio de letras y números según corresponda a la normalización determinada.

RODAMIENTOS AXIALES DE BOLAS DE SIMPLE EFECTO

El rodamiento axial de bolas de simple efecto consta de una hilera de bolas entre dos aros, uno de los cuales, el aro fijo al eje, es de asiento plano, mientras que el otro, el aro apoyado en el soporte, puede tener asiento plano o esférico. En este último caso, el rodamiento se apoya en una contraplaca. Los rodamientos con asiento plano deberían, sin duda, preferirse para la mayoría de las aplicaciones, pero los de asiento esférico son muy útiles en ciertos casos, para compensar pequeñas inexactitudes de fabricación de los soportes. El rodamiento está destinado a resistir solamente carga axial en una dirección.

RODAMIENTOS DE AGUJA DE EMPUJE

Pueden soportar pesadas cargas axiales, son insensibles a las cargas de choque y proveen aplicaciones de rodamientos duras requiriendo un mínimo de espacio axial.