Monografia Rodamientos

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Manteni Mantenimiento miento Industrial

RODAMIENTOS

Cátedra de Mantenimiento Año: 2013 U.T.N.F.R.B.B Integrantes: Caffarena, Juan Pablo. Mir, Eduardo Rubén. Marsico, Marsico , Santiago. Santiago. Pasqualini, Pablo Sebastián.

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TEMARIO 1. INTRODUCCIÓN 2. PARTES DE DE UN RODAMIENTO 3. TIPOS DE RODAMIENTO RODAMIENTOS S 3.1. Rodamientos Radiale s 3.1.1. Rodamientos Rodami entos Rígidos de bolas 3.1.2. De una hilera de bolas 3.1.3. Rodamientos Rodami entos de dos hile hi leras ras de bolas 3.1.4. Rodamientos de bolas con contacto angular 3.1.5. Rodamientos Rodami entos de Rodillos 3.1.6. Rodamientos Rodami entos de Rodillos Cilíndricos 3.1.7. Rodamientos Rodami entos de rodillos cilíndricos cilíndri cos de dos y cuatro hile ras 3.1.8. Rodamientos Rodami entos de rodillos rodi llos cónicos cóni cos 3.1.9. Rodamientos de rodillos a rotula 3.1.10. Rodamientos de agujas 3.2. Rodamientos Axiales 3.2.1. Rodamientos ax ial iales es de de bolas de Simple Efecto Efecto 3.2.2. Rodamientos ax ial iales es de bolas de Doble Efecto Efecto 3.2.3. Rodamientos a xia les de rodillos cilíndricos 3.2.4. Rodamientos ax ial iales es de Aguja Aguja 3.2.5. Rodamientos ax ial iales es de de Rodillos a rotula 3.2.6. Rodamientos axiales de Rodillos cónicos 4. DESIGNACIÓN DE RODAMIENTOS 4.1. Designaciones Designacione s bá sicas 4.2. Designaciones Designacione s de las l as seri series es 5. DURACIÓN DURACIÓN DE LOS RODAMIENTOS 6. SELECCIÓN DE RODAMIENTO 6.1. Necesidad Necesidad de catálogos 6.1.1. Procedimiento de sele cción de rodamientos rodamie ntos 6.2. Cálculo de vida nominal nomi nal 6.3. Vida Nominal Ajustada. Ajustada. Ajustada SKF. 6.4. Vida Nominal Ajustada 7. DISPOSICION DE RODAMIENTOS 7.1. Dis Dispos posicione icioness de rodamie ntos Fijos y libre s 7.1.1. Dis Dispos posicione icioness de rodamie rodam ientos ntos apa rea dos 7.1.2. Dis Dispos posición ición de rodamie rodam ientos ntos libre s 8. FIJACION RADIAL DE RODAMIENTOS 8.1. Sele cción del ajuste ajuste 8.2. Condiciones Condicione s de giro 8.3. Magnitud de la carga. 8.4. Juego interno de de rodamiento 8.5. Temperatura 8.6. Requisitos en cuanto a la precisión del funcionamiento funcionami ento 8.7. Dis Diseño eño y materia mate riall de los ejes ej es y soportes 8.8. Facilidad de montaje y desmontaje desmontaje 8.9. Des Desplaza plaza miento de de rodamiento rodami ento libre 9. FIJACION AXIAL AXIAL DE RODAMIENTOS 9.1. Métodos de fijación 9.1.1. Rodamientos con agujero aguje ro cilíndrico 9.1.2. Rodamientos con agujero aguje ro cónico 10. LUBRICACIÓN 10.1.. 10.1 Lubricación con grasa grasa

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10.1.1. Grasas lubricantes lubrica ntes 10.1.2. 10.1 .2. Propiedades Propiedade s de las grasas grasas 10.1.2.1. Consistencia 10.1.2.2. 10.1 .2.2. Margen de temperaturas (Concepto (Concepto del semá foro) foro) 10.2.. 10.2 Protección Protección contra contra la corros corrosión ión (comportamiento (comportamiento en presencia presencia de agua) 10.3.. 10.3 Capacidad de carga, aditivos EP y AW 10.4. Miscibilidad 10.5. Relubricación 10.6.. 10.6 Intervalos de Relubricación 10.7.. 10.7 Ajuste Ajuste s de los intervalos intervalo s de relubricación debido a las condicione condicione s de funcionamiento y tipos de rodamientos 10.7.1. 10.7 .1. Temperatura Tempe ratura de funcionamie funcionamie nto 10.8.. 10.8 Procedimientos de relubricación 10.8.1. Procedimientos 10.8.1.1. Reposición 10.8.1.2. 10.8 .1.2. Renovación del lle llenado nado de grasa grasa 10.8.1.3. 10.8 .1.3. Relubricación continua continua 10.9.. 10.9 Lubricación con aceite 10.9.1. 10.9 .1. Métodos de lubricación con aceite 10.9.1.1. 10.9 .1.1. Baño de aceite 10.9.1.2. 10.9 .1.2. Anillo ele elevador vador de aceite (anillo de lubricación) 10.9.1.3. 10.9 .1.3. Circulación Circulación de aceite 10.9.1.4. 10.9 .1.4. Chorro Chorro de aceite 10.9.1.5. 10.9 .1.5. Proyección Proyección de gotas 11. ACEITES LUBRICANTES 11.1.. 11.1 Sele cción del aceite lubricante 11.2.. 11.2 Cambio de aceite 12. 12. CONCLUSIÓN 13. 13. BIBLIOGRAFÍA

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1. INTRODUCCIÓN Los rodamientos son un tipo de soporte de ejes o cojinetes que emplean pequeños elementos rodantes para disminuir la fricción entre las superficies giratorias ya que la resistencia de fricción por rodadur rodadura a es menor que la resistencia de fricción fricción por desliz amiento. El fallo de un rodamiento puede dar lugar a una interrupción imprevista en el funcionamiento de un equipo. Cada hora que el equipo se encuentre parado como consecuencia de una falla en los rodamientos rodamientos pueden acarrea acarrea r costosas costosas pérdidas de producció producció n en en las industrias, industrias, por ello es es importante tener instalados instalad os rodamie rodamie ntos de la más alta calidad, es es decir, que que tengan te ngan larga duración y que posean buen funcionamiento y mantener en óptimas condiciones las máquina para que estos tengan la mayor duración posible.

2. PARTES DE UN RODAMIENTO

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3. TIPOS DE RODAMIENTO RODAMIENTOS S 3.1. Rodamientos Radiales Estos rodamientos están diseñados para resistir cargas normales al eje de giro. Están constituidos por tres piezas. Un aro exterior, un aro interior y un elemento rodante con una jaula.

3.1.1.

Rodamientos Rodami entos Rígidos de bolas bola s

Son los rodamientos más usados y poseen una gran variedad de aplicaciones. Las bolas giran dentro de una ranura ranura profunda tanto tant o en la pist a interna como com o en la externa. Son capaces de operar en altas e incluso muy altas velocidades y requieren poca atención o mantenimiento en servicio.

3.1.2.

De una hilera de bolas

Los rodamientos rígidos de una hilera de bolas son particularmente versátiles. Su diseño es sencillo, no desarmable, son apropiados para velocidades altas e incluso muy altas, son resistentes durante su funcionamiento, exigiendo muy poco mantenimiento. Las ranuras profundas de los caminos de rodadura y el alto grado de oscilación entre éstas y las bolas, permiten que los rodamientos rígidos de bolas soporten cargas axiales en ambos sentidos, además de cargas radiales, incluso a altas velocidades.

3.1.3.

Rodamientos Rodami entos de dos hile ras de bolas bola s

Los rodamientos de dos hileras de bolas de contacto radial se han diseñado para soportar cargas radiales más ele vadas que los rodamientos de un a hilera de bolas, así como cargas axiales en los dos sentidos.

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Estos rodamientos no admiten prácti camente más que fallos de alineación muy reducidos, del orden de 0,06°, entre el árbol y el alojamiento.

3.1.4.

Rodamientos de bolas con contacto angular

Los rodamientos de bolas con contacto angular tie nen los caminos de rodadura de sus aros interior y exterior desplazados entre sí en la dirección del eje del rodamiento. Esto quiere decir que han sido diseñados para soportar c argas combinadas, es decir, cargas radiales y axiales simultáneas. 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

3.1.5.

Rodamientos de Rodillos

Proporcionan una mayor capacidad de carga radial. Al tener mayor super ficie de contacto permite que soporten mayor carga que los rodamientos de bolas. Por el contrario su capacidad para soportar carga de empuje es baja.

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3.1.6.


Rodamientos de Rodillos Cilíndricos

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

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

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


Tipo NJ: Poseen 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: Poseen 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 desmo ntaje. Se utilizan para fijar axialmente un eje en ambos sentidos.

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En resumen:

3.1.7.

Rodamientos de rodillos cilíndricos de dos y cuatro hile ras

Estos rodamientos tienen anillos exteriores e interiores macizos y rodillos cilíndricos guiados por los bordes de ambos anillos. Gracias al mayor número de rodillos cilíndricos incorporados, estos rodamientos soportan cargas muy ele vadas, s on muy rígidos y son especialmente adecuados para rodaduras con gran ahorro de volumen constructivo. Sin embargo, no alcanzan las elevadas velocidades de giro que son posibles en rodamientos de rodillos cilíndricos de una hilera.

Estos rodamientos no permiten ninguna inclinación entre los anillos interior y exterior.

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3.1.8.


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 aro interior con sus rodillos y el aro exterior se montan cada uno separadamente. Son los de mayor aplicación.

3.1.9.

Rodamientos de rodillos a rotula

Son aquellos que por un diseño especial de los aros permiten que el eje gire algunos grados sin desarmar el rodamiento. Esta característica se logra con una pista de rodadura esférica que permite a las bolas desplazarse para ac omodarse al desalineamiento del eje. Son muy utilizados en maquinaria pesada debido a la necesidad de prevenir daños frente a las deformaciones de los ejes, cargas provocadas por dilataciones térmicas y cargas dinámicas.

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3.1.10. Rodamientos de agujas Son rodamientos co n rodillos cilí ndricos muy delgados y largos e n relación con su m enor diámetro. A pesar de su pequeña sección, estos rodamientos tienen una gran ca pacidad de ca rga y son eminentemente apropiados para las aplicaciones donde el espacio radial es limitado. Esto facilita s u diseño en equipos y componentes como bombas o aparatos para el hogar.

3.2. Rodamientos Axiale s Estos rodamientos están diseñados para resistir cargas en la misma dirección del eje. Están constituidos por tres piezas. Un aro exterior, un aro interior y un elemento rodante con una jaula.

3.2.1.

Rodamientos axiale s 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.

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Este rodamiento está destinado a resistir solamente carga axial en una dirección.

3.2.2.

Rodamientos axiale s de bolas de Doble Efecto

Los rodamientos axiales a bolas de doble efecto soportan fuerzas axiales en ambos sentidos y su funcionamiento es similar al anteriormente mencionado.

3.2.3.

Rodamientos axiale s de rodillos cilíndricos

Los rodamient os axiales de rodillos cilíndricos s e componen de cor onas axiales de rodillos cilíndricos, discos-alojamiento y discos-eje. Estos son adecuados para disposiciones que deban absorber grandes cargas axiales en un sentido y ninguna carga radial. Son relati vamente insensibles a las cargas de choque, de gran rigidez y requieren un espacio axial reducido. Los rodamientos son desmontables, por lo que sus componentes individuales pueden montarse por separado.

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3.2.4.


Rodamientos axiale s de Aguja

Estos rodamientos llevan una jaula rígida para guiar y retener un gran número de agujas de forma segura. Sop ortan cargas axiales elevadas y cargas de choque y pueden soportar cargas axiales en un solo sentido

3.2.5.

Rodamientos axiale s de Rodillos a rotula

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. Este rodamiento posee una gran capacidad de carga y es de alineación automática. Este rodamiento puede girar a una gran velocidad, aun soportando elevada carga. Contrariamente a los otros rodamientos axiales, éste puede resis tir también cargas radiales

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3.2.6.

Rodamientos axiales de Rodillos cónicos

Los rodamientos axiales de rodillos cónicos son capaces de a bsorber cargas axiales muy elevadas y permiten velocidades de giro relativamente altas. Debido a la inclinación de las pistas de rodadura con respecto al eje del rodamiento soportan también cargas radiales. Se fabrican rodamientos axiales de rodillos cónicos de simple efecto y rodamientos axiales de rodillos cónicos de doble efecto.

4. DESIGNACIÓN DE RODAMIENTOS Las designaciones de los rodamientos se componen de combinaciones de cifras y/o letras, cuyo significado no es evidente a primera vista. Las designaciones de los rodamientos se dividen en dos grupos principales: Designaciones para los rodamientos estándar (Dimensiones Normalizadas). Designaciones para los rodamientos especiales (Dimensiones Especiales). La designación completa del rodamiento siempre se encuentra marcada en el embalaje del rodamiento, mientras que la designación marcada en el rodamiento puede s er incompleta debido a motivos relacionados con su fabricación. Las designaciones básicas identifican:   

El Tipo Diseño básico. Dimensiones principales del rodamiento.

Las designaciones complementarias identifican: 

Los componentes del rodamiento, las variantes de diseño y características.

Las designaciones complementarias pueden ir colocadas delante de la designación básica (prefijos) o detrás de ella (sufijos).

4.1. Designaciones básicas Todos l os rodamientos tienen una designación básica característica, por lo gen eral se compone de 3, 4 ó 5 cifras, o de una combinación de letras y cifras. En el siguiente diagrama se muestra esquemáticamente el diseño del sistema usado para casi todos los rodamientos de bolas y de rodillos estándar.

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Las cifras y las combinaciones de letras y cifras tienen el siguient e significado: 

La primera letra o combinación de letras identifica el tipo de rodamiento.



Las dos siguientes cifras identifican la serie de dimensiones ISO; la primera ci fra indica la serie de anchuras o de alturas y la segunda indica la serie de diámetros.



Las dos últimas cifras de la designación básica ofrecen el código del tamaño del rodamiento, que al multiplicarlo por 5 se obtiene el diámetro del agujero en milímetros.

Las más importantes dentro del sistema de designación de los rodamientos: a) En algunos casos se omite la cifra para el tipo de rodamiento y/o la primera cifra de la identificación de la Serie de dimensiones. Estas cifras se encuentran entre paréntesis en el diagrama. b) La identificación del tamaño está s eparada del resto de l a designación del rodamiento por m edio de una barra inclinada, por ejemplo 618/8 (d = 8 mm) ó 511/530 (d = 530 mm). c) Los rodamientos con diámetros de agujero de 10, 12, 15 y 17 mm tienen las siguientes identificaciones para el código de tamaño: 00 01 02 03

= = = =

10 12 15 17

mm mm mm mm

d) Para algunos rodamientos más pequeños con un diámetro de agujero inferior a los 10 mm, el diámetro del agujero se indica en milímetros (sin codificar) separado de la designación de la serie por medio de una barra inclinada, por ejemplo 629 ó 129 (d = 9 mm). e) Los diámetros de agujeros que se desvían del estándar, siempre se indican sin codificar, en milímetros con un máximo de tres decimales. Esta identificación del diámetro del agujero es parte de la designación básica, y está separada de ésta por medio de una barra inclinada, por ejemplo 6202/15.875 (d = 15,875 mm = 5/8 pulgadas).

4.2. Designaciones de las series Cada rodamiento estándar pertenece a una serie determinada. Las designaciones de las series suelen incluir un sufijo A, B, C, D o E, o una combinación de estas, por ejemplo CA, que se utiliza para identificar las diferencias en el diseño interno, por ejemplo el ángulo de contacto. En el diagrama se muestran las designaciones de las series más comunes.

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5. DURACIÓN DE LOS RODAMIENTOS La duración nominal la podemos definir como el nú mero de re voluciones (horas de funcionamiento a una velocidad constante dada) que un rodamiento puede soportar antes de presentar los indicios de fatiga en sus aros o de sus elementos rodantes. Sin embargo los ensayos y las experiencias prácticas demostraron que rodamientos que a simple vista parecen idénticos y están funcionando bajo idénticas condiciones, llegan tener duraciones que difieren m ucho entre sí. Por lo tanto, toda la i nformación est á relacionada con las capacidades de carga dinámica, y se basa en la “duración nominal”. La duración nominal ( L 10 ) en millones de revoluciones, es la duración que alcanza o sobrepasa el 90% de los rodamientos que aparentemente son idénticos, respecto a un grupo lo suficientemente grande, sometidos a idénticas condiciones de funcionamiento. El fallo generalmente no lo inicia la fatiga, sino el desgaste, la corrosión, la contaminación, el fallo de las obturaciones, etc. Existen otras “duraciones de rodamientos”: Duración en servicio: es la duración real alcanzada por un rodamiento específico antes de quedar inservible. Depende en gran medida de las condiciones de funcionamiento, y los procedimientos empleados para montarlo y desmontarlo. A pesar de todas las precauciones que puedan llegar a tomar, los rodamientos siempre pueden experimentar una falla prematura, en este caso, es muy importante que el rodamiento sea cuidadosamente exami nado para poder determinar las causas d el fallo, con el objeto de poder aplicar acciones preventivas. Duración de especificación: es la duración especificada por el fabricante del equipo y está basada en datos hipotéticos de carga y velocidad suministrados por el mismo.

6. SELECCIÓN DE RODAMIENTO El criterio más importante para la selección de un rodamiento es aquel que permite al mecanismo en el cual se colocará una performance que alcance las expectativas de vida útil, al mismo tiempo que reduzca o preferentemente elimine dificultades de montaje, tareas de mantenimiento y lubricación. A partir de este criterio, es imp ortante m encionar que las mejores p restaciones se lograrán cuando el rodamie nto seleccionado haya sido diseña do a la medida de los requerimi entos de su uso. Los pasos que se mencionan a continuación, si bien no agotan el campo de información a analizar, presenta una secuencia ordenada de ítems a tener en cuenta la hora de seleccionar un rodamiento: 

Conocer la maquina donde se colocará el rodamiento, las especificaciones de operación y proveerse de planos de la misma a fin de estudiar las restricciones.

En muchos casos, una de las dimensiones principales del rodamiento, el diámetro del agujero, viene determinado por las característic as de diseño de la máquina y por el diámetro del eje.

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

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 ejes de diámetros grandes: Se pueden considerar los rodamientos de rodillos cilíndricos, cónicos, a rótula, así como los rodamientos rígidos de bolas.



Cuando el espacio radial disponible es limitado: Se deberán seleccionar rodamientos de particularmente los de baja altura de sección.



sección

transversal

pequeña,

Cuando el espacio axial es limitado: Se pueden usar algunas series de rodamientos de rodillos cilíndricos y rodamientos rígidos de bolas para cargas radiales y combinadas respectivamente, así como los diversos rodamientos de agujas combinados.



Para las cargas puramente axiales: Se pueden usar coronas axiales de agujas (con o sin arandelas), así como rodamientos axiales de bolas y rodamientos axiales de rodillos cilíndricos.



Recopilar datos relacionados a la operación del rodamie nto      



Tipo de movimiento, si es giratorio o de oscilación. Velocidad de rotación. La temperatura de funcionamiento. Posición del rodamiento en la configuración del equipo. Carga sobre el rodamiento, dirección y magnitud. Condiciones del ambiente donde operará, p resencia de material abrasivo, corrosivo, otros.

Tipo de lubricación Si se requiere que el rodamiento tenga lubricación autónoma o dependiente de la lubricación del equipo, si es grasa o aceite.





Definir las especificaciones para los componentes circundantes al rodamiento, ejes y aloja mientos. Especifica r la s instrucciones de montaje.

6.1. Necesidad de catálogos

Cuando debemos trabajar con estos elementos, se recomienda que se utilicen los catálogos de rodamientos cuya marca sea la preferida, para conocer los valores característicos y dimensiones del rodamiento que se desea utilizar.

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En estos catálogos se pueden obtener además valores de resistencia mecánica, que son utilizados para los cálculos de vida útil. Estos valores han sido obtenidos en bancos de prueba realizando numerosos ensayos y son los siguientes: Capacidad de carga estática: Co (fuerza) Capacidad de carga dinámica: C (fuerza) Velocidad nominal: V (r.p.m.) Carga límite de fatiga: Pu (fuerza)

6.1.1.

Procedimiento de sele cción de rodamientos

Una de las fallas más comunes de los rodamientos, es la fatiga superficial en las pistas de rodadura y en los elementos rodantes. Esta se basa en las fórmulas de esfuerzo de contacto (Hertz).

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Con el tiempo se han logrado cálculos avanzados para estimar la magnitud de estas fuerzas, y además de esto, se han desarrollado materiales que soporten estas cargas pudiendo lograr así una prolongación de la vida útil. Una ca racterístic a muy importante en el cálculo de la vida útil, es tener en cuent a que es dependiente del rodamiento en sí, esto hace que el cálc ulo se vuelva iterativo: 



Se escoge un rodamiento y se comprueba su vida útil, si el resultado es satisfactorio, la selección ha terminado, Si la vida es menor o m uy mayor de lo recomen dado, debe escogerse otro rodamiento y recalcular la vida.

En las siguientes tablas se muestran recomendaciones para el valor de vida útil que debería tener un rodamiento según las aplicaciones que se le asignara.

Guía de valores requeridos de vida nominal L10h para diferentes clases de máquinas Clases de máquinas

L10h horas de servicio

Electrodomésticos, máquinas agrícolas, instrumentos, aparatos para uso médico. Máquinas usadas intermitente o por cortos períodos: Máquinas-herramienta portátiles, aparatos e levadores para talleres, máquinas para la construcción.

300 a 3 000

Máquinas para trabajar con alta fiabilidad de funcionamiento por cortos períodos o intermitentemente: Ascensores, grúas para mercancías embaladas.

3 000 a 8 000

8 000 a 1 2000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario no totalmente utilizadas: Transmisiones por engranajes para uso general, motores eléctricos para uso industrial, machacadoras giratorias.

10 000 a 25 000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente utilizadas : Máquinas-herramientas, máquinas para trabajar la madera, máquinas para la industria mecánica general, grúas para materiales a granel, ventiladores, cintas transportadoras, equipo de imprenta, separadores y centrífugas.

20 000 a 30 000

Máquinas para trabajo continuo, 24 horas al día: Cajas de engranajes para laminadores, maquinaria eléctrica de tamaño medio, compresores, tornos de extracción para minas, bombas, maquinaria textil.

40 000 a 50 000

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Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios, máquinas sableadoras, maquinaria de propulsión para trasatlánticos. Maquinaria eléctrica de gran tamaño, centrales eléctricas, ventiladores y bombas para minas, rodamientos para la línea de eje de transatlánticos.

60 000 a 100 000

>> 100 000

Guía de valores requeridos de vida nominal L10s para vehículos de carretera y ferroviarios Tipo de vehículo

L10s millones de km

Rodamientos de cubo de rueda para vehículos de carretera : Automóviles

0,3

Camiones y autobuses

0,6

Rodamientos para cajas de grasa en vehículos ferroviarios : Vagones de mercancías (según especificación UIC).

0,8

Material móvil de cercanías, tranvías.

1,5

Coches de pasajeros para grandes líneas.

3

Coches automotores para grandes líneas.

3a4

Locomotoras eléctricas y diésel para grandes líneas

de 3 a 5

Debemos ubicar la vida sugerida por las tablas anteriores y se procede a seleccionar un rodamiento de los catálogos. Debiendo considerarse los tipos de carga que soportaran y las dimensionas necesarias en base al problema. Se seleccionan un serie de candidatos para los fines establecidos y se extraen sus valores de C, Pu, D y d. Según a las condiciones que se vean sometidos se obtiene:     

El tipo de aceite utilizado. La temperatura de operación. La velocidad del eje. La fiabilidad requerida. El grado de contaminación.

Con estos valores se procede a realizar los cálculos.

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Como primera instancia se debe determinar, la carga equivalente aplica sobre el rodamiento. Esta se obtiene de fórmulas como la siguiente:

P = V X Fr + Y Fa Dónde: V = factor de rotación (para rodamientos que gira el anillo i nterior V es igual a 1 y si gira el anillo exterior V es igual 1.2) Fr = carga radial que se aplica sobre el rodamiento Fa = carga axial que se aplica sobre el rodamiento X e Y = valores adimensionales que varían para cada tipo de rodamiento. En la siguiente tabla se muestran valores de las variables X e Y para el caso de rodamientos radiales de bolas con juego normal. Para la determinación de los factores X e Y debemos realizar las siguientes relaciones:  

     

Con esta relación entre las Fuerzas Axiales y la Capacidad de Carga Estática entramos en la tabla. Suponemos como ejemplo que el valor de la relación Fa/Co = 0.110.

Podemos ver que para ese valor corresponde un valor del factor “e” siguiente relación entre las Fuerzas axiales y las Fuerzas Radiales.

= 0.30,

luego calculamos la

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 

 

Comparamos entonces si este último valor de la relación es mayor o menor al valor del factor “e”. Si suponemos que el valor es Fa/Fr = 0.75 vemos que es mayor a “e” = 0.30. Por lo tanto los valores correspondientes serian X = 0.56 mientras que Y = 1.45, por ejemplo para un rodamiento de este tipo. Para el cálculo de otro tipo de rodamiento debe consultarse el catálogo de rodamientos correspondiente. Se desarrollaran tres fórmulas para la vida útil:   

Vida Nominal [L10] Vida Nominal Ajustada [Lna] Vida Nominal Ajustada SKF [Lnaa]

6.2. Cálculo de vida nominal Se calcula mediante la siguiente expresión donde:

L10 = vida estimada en millones de revoluciones C = capacidad de carga dinámica P = carga equivalente sobre el rodamiento (en función de las cargas radiales y axiales que afectan al rodamiento) p = es 3 para los rodamientos de bolas y 10/3 para los rodamientos de rodillos

L10 = (C / P )p

La vida nominal puede expresarse en otras unidades más adecuadas al problema que se analiza, de esta forma se tiene:

L10h = ( 1000000 / 60 n ) L 10 Dónde: L10h = vida estimada en horas de funcionamiento n = velocidad del eje en r.p.m.

L10s = ( p D / 1000 ) Dónde: L10s = vida estimada en millones kilómetros recorridos D = diámetro de las ruedas en metros

6.3. Vida Nominal Ajustada. Se calcula mediante la siguiente expresión:

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Lna = a 1 a 23 L10 Dónde: a 1 = factor correspondiente a la fiabilidad del rodamiento. Se obtiene de la siguiente tabla, donde la fiabilidad mínima es del 90% ya que es imposible asegurar una fiabilidad del 100%.

Valor del factor a1 Fiabilidad %

a1

90

1

95

0,62

96

0,53

97

0,44

98

0,33

99

0,21

a 23 = factor que considera la calidad de la lubricación. Para su obtención es necesario el uso de dos gráficos. Primero necesitamos conocer las dimensiones del rodamiento:  

Diámetro exterior D. Diámetro interior d.

Con las dimensiones principales del rodamiento, se debe calc ular el diámetro promedio:

dm = (D + d) / 2 Luego se ingresa al gráfico siguiente (Diagrama 1) con el diámetro promedio. Se sube hasta intersectar con la línea inclinada que corresponda a la velocidad de giro que posee nuestro eje en r.p.m. Posteriormente se traza una línea de forma horizontal hasta cortar el eje vertical del gráfico, obteniéndose de esta forma el valor de la viscosidad cinemática 1 que requiere el rodamiento en cuestión.

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De la siguiente tabla podemos determinar la viscosidad cinemática que hay en la realidad, considerando el lubricante utilizado y la temperatura de operación. Para comenzar el proceso, se ubica el valor de la viscosidad del lubricante a utilizar en la siguiente tabla.

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Clase ISO de viscosidad

Viscosidad cinemática a 40 ºC media

-

mín.

Máx.

mm /s

ISO VG 2

2,2

1,98

2,42

ISO VG 3

3,2

2,88

3,52

ISO VG 5

4,6

4,14

5,06

ISO VG 7

6,8

6,12

7,48

ISO VG 10

10

9,00

11,0

ISO VG 15

15

13,5

16,5

ISO VG 22

22

19,8

24,2

ISO VG 32

32

28,8

35,2

ISO VG 46

46

41,4

50,6

ISO VG 68

68

61,2

74,8

ISO VG 100

100

90,0

110

ISO VG 150

150

135

165

ISO VG 220

220

198

242

ISO VG 320

320

288

352

ISO VG 460

460

414

506

ISO VG 680

680

612

748

ISO VG 1 000

1 000

900

1 100

ISO VG 1 500

1 500

1 350

1 650

Conocida la viscosidad se observa que el valor se entrega para una temperatura de referencia de 40ºC, por esto, se ubica en el gráfico siguiente (Diagrama 2) sobre la línea vertical que representa 40ºC y sobre ella se ubica la viscosidad nominal del aceite utilizado.

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Luego se mueve sobre una línea inclinada paralela a las líneas inclinadas que se muestran en el gráfico hasta cortar con la temperatura de operación de la máquina. Ubicado el punto en cuestión se lee en el eje vertical la viscosidad cinemática

de que se dispone.

Por ejemplo: 2

Un aceite ISO VG 68 tiene una viscosidad media de 68 mm /s a 40ºC, si la temperatura sube a 70ºC la viscosidad media desciende a 19 mm2/s aproximadamente, si en cambio, la temperatura baja a 30ºC, la viscosidad media sube a 115 mm2/s aproximadamente.

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Finalmente en el gráfico a continuación (Diagrama 3) se ingresa por el eje horizontal con el coeficiente:

K=

/

1

Hasta c ortar la línea quebrada y se lee en el eje vertical el valor del factor a 23.

La zona sombreada del gráfico corresponde a una zona alcanzable con la aplicación de a ditivos al aceite.

6.4. Vida Nominal Ajustada SKF. Se calcula mediante la siguiente expresión:

Lnaa = a 1 a SKF L 10

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Dónde: a 1 = factor de confiabilidad utilizado en el cálculo anterior a SKF = nuevo factor introducido por la fábrica SKF Para conocer su valor se debe evaluar primero el valor del factor h c que varía en función al grado de contaminación, este valor se puede obtener de la tabla siguiente:

Valores del factor de ajuste hc para diferentes grados de contaminación Condición Muy limpio

hc 1

Tamaño de partículas del orden del espesor de la película de lubricante.

Limpio

0,8

Condiciones típicas de rodamientos con obturaciones engrasados por vida.

Normal

0,5

Condiciones típicas de rodamientos con protecciones engrasados por vida.

Contaminado

0,5 a 0,1

Condiciones típicas de rodamientos sin obturaciones integradas; filtros de paso grueso paras lubricante y/o entrada de partículas desde el entorno.

Fuertemente contaminado

0

1. La escala para hc se refiere sólo a contaminantes sólidos típicos. La disminución de la vida del rodamiento por contaminación por agua u otros fluidos no está incluida. Para fuerte contaminación, los valores hc pueden 2. estar fuera de la escala resultando una más severa reducción de la vida que la predicha por la ecuación Lnaa

Ahora se requiere los valores de:  

Pu obtenido del catálogo del rodamiento P el valor de la carga equivalente, obtenido de las condic iones del problema.

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Con estos valores se evalúa ( hc P u / P ) y se ingresa por el eje horizontal en uno de los cuatro gráficos que siguen a continuación.    

Para rodamientos radia les de bolas. Para rodamientos radiales de rodillos. Para rodamientos axiale s de bolas. Para rodamientos axiale s de rodillos.

Podemos apreciar que para este caso suponemos rodamientos radiales de bolas, por lo tanto el diagrama que se utilizara será el que se ve a continuación.

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Se ingresa con el valor de ( hc P u / P ) y se sube hasta cortar la curva correspondiente al valor de K que se calculó anteriormente. Una vez cortado, se lee en el eje vertical el valor de a SKF. Obtenido el valor a SKF se procede a evaluar Lnaa . De esta forma se han obtenido 3 resultados para la vida útil del rodamiento.

7. DISPOSICION DE RODAMIENTOS Un componente giratorio de una máquina, por ejemplo un eje, generalmente precisa dos rodamientos para sostenerlo y fijarlo radial y axialmente respecto a la parte estacionaria de la máquina, como puede ser un soporte. Dependiendo de la aplicación, la carga, la exactitud de giro requerida, las consideraciones económicas, la disposición puede const ar de:   

Rodamientos fijos y libres Rodamientos apareados Rodamientos “libres”

7.1. Disposiciones de rodamie ntos Fijos y libre s El rodamiento fijo en uno de los extremos del eje proporciona soporte radial y al mismo tiempo fija axialmente el eje en ambos sentidos. Por tanto, debe tener una fijación tanto en el eje como en el soporte. Los rodamientos radiales que soportan cargas combinadas son adecuados como rodamientos fijos, por ejemplo los rodamientos rígidos de bola, los rodamientos de dos hileras de bolas o de una hileras de bolas apareados con contacto angular, los rodamientos de bola a rotula, los rodamientos de rodilla a rotula. Las com binaciones de u n rodamiento radial que pued e soportar una carga puramente radial, por ejemplo un rodamiento de rodillos cilíndricos sin pestañas en un aro, con un rodamiento rígido de bolas, de bolas de cuatro puntos de contacto o axial de doble efecto, también puede servir de rodamiento fijo. El segundo rodamiento proporciona entonces la fijación axial en ambos sentidos, pero debe ser montado en el soporte con libertad radial. El rodamiento libre situado en el otro extremo del eje solo proporciona soporte radial. También debe permitir los desplazamientos axiales de manera que no se produzcan tensiones reciprocas entre los rodamientos, por ejemplo cuando la longitud del eje varia debido a las dilataciones térmicas. Los desplazamientos axiales pueden tener lugar dentro del propio rodamiento en el caso de los rodamientos de agujas, los rodamientos de rodillos cilíndricos de dis eño UN y N. A continuación se describen las combinaciones más frecuentes del gran número de posibles combinaciones de rodamientos fijos-libres. Para las disposiciones fijas de rodamientos en las q ue se han de producir desplazamientos axiales dentro del rodamiento sin fricción se pueden emplear las siguientes c ombinaciones:  



Rodamiento rígido de bolas-rodamiento de rodillos cilíndricos. Rodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular - rodamie nto de rodillos cilíndricos. Rodamiento de una hilera de rodillos cónicos apareados - rodamiento de rodillos cilíndricos.

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




Rodamiento de rodillos cilíndricos de diseño NUP- rodamiento de rodillos cilíndricos de diseño NU. Rodamiento de rodillos cilíndricos de dise ño NU y rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto- rodamientos de rodillos cilíndricos de diseño NU.

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Para las anteriores combinaciones, las desalineaciones angulares del eje deben mantenerse al mínimo. Si esto no fuese posible, se recomiendan utilizar combinaciones de rodamientos autoalineables con el fin de permitir la desalineación, como pueden s er:

 

Rodamientos de bolas a rotula- CARB. Rodamientos de rodillos a rotula- CARB.

La capacidad de estas disposiciones para soportar las desalineaciones angulares, así como los desplazamientos axiales, evita la generación de fuerzas axiales internas en las disposiciones de rodamientos. Para las disposiciones d e rodamientos co n una carga rotati va en el aro interior, donde los cambios en la longitud de eje deben ser soportados entre el rodamiento y su asiento, el desplazamiento axial debe producirse entre el aro exterior del rodamiento y el soporte. Las combinaciones más habituales son:   

Rodamientos rígidos de bolas. Rodamiento de bolas o de rodillo a rotula. Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular apareado.

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7.1.1.


Disposiciones de rodamientos apa rea dos

En las disposiciones de rodamientos apareados, el eje está fijado axialmente en un solo sentido por uno de los rodamientos, y en sentido opuesto por el otro. Este tipo de disposición se denomina fijación cruzada y se suele utilizar para los ejes cortos. Entre ellos incluyen todos los rodamientos radiales que pueden soportar cargas axiales al menos en una dirección, incluyendo:  

Rodamiento de bola con contacto angular. Rodamiento de rodillos cónicos.

En determinados casos en los que se utilizan rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular, es posible que sea necesario pre cargar los rodamientos.

7.1.2.

Disposición de rodamientos libre s

Estas disposiciones, también tienen una fijación cruzada, y son adecuadas cuando las exigencias relacionadas con la fijación axial son moderadas o cuando otros componentes del eje sirven para fijarlo axialmente. Los rodamientos adecuados para este tipo de disposición son:   

Rodamientos rígidos de bola. Rodamientos de bolas a rotula. Rodamientos de rodillos a rotula.

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En estas disposiciones es importante que uno de los aros de cada uno de los rodamientos pueda moverse sobre un asiento, preferiblemente el aro exterior en el alojamiento. También se puede obtener una disposición de rodamientos libres con dos rodamientos de rodillos c ilíndricos de diseño NJ, co n aros interiores desplazados . En este caso, el mo vimiento axial pue de tener lugar el interior del rodamiento.

8. FIJACION RADIAL DE RODAMIENTOS Para poder aprovechar al máximo la capacidad de carga de un rodamiento, sus aros deben quedar apoyados en todas sus circunferencias y en toda la anchura del camino de rodadura. El apoyo, ha de ser firme y uniforme y se puede conseguir mediante un asiento cilíndrico o cónico, o en el caso de las a randelas de los rodamientos axiales m ediante una su perficie de apoyo plano. Esto significa que los asientos de los rodamientos deben tener la precisión adecuada, y que su superficie no debe estar interrumpida por ranuras, agujeros ni ninguna otra irregularidad. A sí mismo, los aros del rodamiento deben quedar montados de manera fiable, para evitar que gire en sus asientos bajo carga. En términos generales, solo es posible obtener una fijación radial satisfactoria y un apoyo adecuado cuando los aros están montados con una interferencia apropiada. Si los aros de los rodamientos están fijados incorrectamente, s e suelen dañar los r odamient os y los componentes adyacentes. No obstante, cuando se requiere un montaje o desmontaje fácil o un desplazamiento

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axial con un rodamient o libre, no siempre pue de utilizarse un ajuste de interferencia. En determinados casos en lo que se emplea un ajuste flojo es necesario adoptar precauciones especiales para limitar el inevitable desgaste producido por el deslizamiento, mediante el endurecimiento de la superficie del asiento y de los resaltes del rodamiento, la lubricación de las superficies de contacto por medio de ranuras especiales de lubricación y la eliminación de partículas de desgaste, o ranuras en las caras laterales de los aros del rodamiento para admitir chavetas o dispositivos de fijación.

8.1. Sele cción del ajuste A la hora de sel eccionar un ajuste, se deberán t ener en cuenta los factores que se detallan a continuación:

8.2. Condiciones de giro Hacen referencia al movimiento del aro del rodamiento con respecto a la dirección de la carga (tabla). En esencia, se pueden presentar 3 tipos de condiciones diferentes: carga rotativa, carga estacionaria y carga de dirección indeterminada.

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La carga rotativa cuando el aro del rodamiento gira y la carga permanece estacionaria, o si el aro permanece estacionario y la carga gira, de modo que todos los puntos del camino de rodadura están sometidos a la carga en el curso de una revolución. Las cargas elevadas que no giran, pero oscilan, por ejemplo las que actúan en rodamientos de biela, se consideran generalmente como cargas rotativas. La carga es fija cuando el aro del rodamiento y la carga permanecen fijos, o si el aro y la carga giran a la misma velocidad, de manera que la carga siempre permanece en el mismo punto del camino de rodadura. En estas condiciones el aro del rodamiento normalmente no girara sobre su asiento. Por lo tanto, no hace falta que el aro tenga un ajuste con interferencia, a no ser que sea necesario. Las cargas de dirección indeterminada representan las cargas externas variables las cargas de choque, las vibracion es y el desequilibrio en máquinas de alta velocidad. Esta da lugar a cambios en la dirección de la carga que no pueden describirse de un modo preciso. Cuando la dirección de la carga es indeterminada y especialmente cuando se trata de una carga elevada, es deseable que ambos aros est én montados con un ajuste de interferencia.

8.3. Magnitud de la carga.

El ajuste de interferencia del aro interior de un rodamiento en su asiento se aflojara a medida que incremente la carga, ya que aro se deformara. Bajo una carga rotativa el aro comenzara a girar con respecto al eje. P or lo t anto, el grado de interferencia deb e estar relacionado con la m agnitud de la carga. Cuanto mayor sea la carga mayor será el ajuste de interferencia requerido.

También se deben tener en carga se define como: P   P  P  P

cuenta las cargas de choque y las vibraciones. La magnitud de la menor a 0.05 C (Carga ligera). entre 0.05 y 0.1 C (Carga normal). entre 0.1 C y 0.15 C (Carga elevada). mayor a 0.15 C (Carga muy elevada).

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8.4. Juego interno de rodamiento El ajuste de interferencia de un rodamiento en el eje, implica la deformación elástica (expansión o compresión del a ro) y la reducción del jue go interno d el rodamiento. No obstante debe mantenerse un cierto juego mínimo. El juego inicial y la reducción permisible dependen del tipo y del tamaño del rodamiento. La disminución del juego debido al ajuste de interferencia puede ser tan grande que se necesiten rodamientos con un juego radial mayor que el normal, con el fin de evitar precarga del rodamiento.

8.5. Temperatura

Durante el funcionamie nto, los aros del rodamiento suel en alcanzar una tem peratura superior al de los ejes y alojamientos correspondientes. Esto puede provocar el aflojamiento del ajuste del aro interior sobre su asiento, mientras que la expansión del aro exterior puede impedir el desplazamiento axial deseado del aro en su alojamiento. Un arranque rápido o la fricción de las obturaciones también pueden aflojar el reajuste del aro interior. Por lo tanto deben tenerse muy presentes los gradientes de temperatura y la dirección del flujo de calor al seleccionar los ajustes.

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8.6. Requisitos en cuanto a la precisión de l funcionamie nto

Con el fin de reducir la residencia y la vibración, como regla general no se deben utilizar ajustes deslizantes cuando se requieren una gran precisión de funcionamiento. Los asientos de los rodamientos sobre el eje y en el alojamiento deben producirse con unas tolerancias dimensiones muy estrechas, que correspondas como mínimo al grado 5 para el eje y al grado 6 para el alojamiento. La tolerancia para la cilindricidad también debe ser ajustada.

8.7. Diseño y mate rial de los ejes y soportes

El ajuste del aro de un rodamiento en su asiento no debe causar una deformación irregular del aro, que puede ser producida por ejemplo, por irregularidades en la superficie del asiento. Por lo tanto, los soportes de dos piezas no son por lo general adecuados si los aros exteriores han de tener un ajuste más fuerte y la tolerancia seleccionada no debe proporcionar una juste mayor que el obtenido con el grupo de tolerancias. Para conseguir un asiento adecuado para los aros de los rodamientos montados en soporte de paredes delgadas, en soporte de aleación ligeras, se deben utilizar ajustes de aprietes más fuertes que los recomendados normalmente para los soportes de paredes gruesas de acero o de fundición.

8.8. Facilidad de montaje y desmontaje

Los rodamientos con ajustes flojos suelen ser más fáciles de montar o desmontar que los que tienen ajustes de interferencia. Cuando las condiciones de funcionamiento requieran ajustes de

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interferencia y resulte fundamental que el m ontaje y desmontaje puedan realizarse con facilidad, se puedan utilizar rodamientos desarmables o los de agujeros cónicos.

8.9. Desplaza miento de rodamiento libre Si se utilizan rodamientos incapaces de soportar el desplazamiento axial dentro del propio rodamiento como rodamientos libres es fundamental que uno de los aros tenga libertad para moverse axialmente en todo mome nto. Esto se consigue usando un ajuste flojo pa ra el aro que soporta la carga estacionaria. Cuando el aro exterior soporta la carga fija, el desplazamiento axial tiene que producirse en el asiento del alojamiento, por lo que, con soportes de aleación ligera, es frecuente colocar un cojinete intermedio templado. De este modo se evita el recalcado del asiento del soporte d ebido a su reducida du reza, lo cual limitaría el desplazamiento axial con el transcurso del tiempo.

Si se utiliza rodamient os de rodillos cilínd ricos con un aro sin pestañas, ambos aros del r odamiento deben ser montados con un ajuste con interferencia, ya que el desplazamiento axial tendrá lugar en el rodamiento.

9. FIJACION AXIAL DE RODAMIENTOS Un ajuste de interferencia, por sí solo, no es apropiado para fijar axialmente el aro de un rodamiento. Por tanto, como regla general, serán necesarios algunos sistemas adecuados para asegurar axialmente el aro. Ambos aros de los rodamientos fijos se deben fijar axialmente a ambos lados. Sin embargo, para los rodamientos libres, con un diseño no desarmable, el aro con el ajuste de mayor apriete (normalmente el aro interior) debe estar fijado axialmente; el otro aro debe quedar libre para moverse axialmente en su asiento. Para los rodamientos libres de diseño desarmable, por ejemplo, los rodamientos de rodillos cilíndricos, ambos aros se deben fijar axialmente. Para los rodamientos con “fijación cruzada”, solo se requier e fijar axialmente los aros del rodamiento en un lado.

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9.1. Métodos de fijación 9.1.1.

Rodamientos con agujero cilíndrico

Los aros de los rodamientos co n un ajuste de interferencia suelen apoyarse contra un resalte en el eje o en el alojamiento en uno de los lados. En el lado opuesto, los aros interiores se fijan normalmente con tuercas de fijación, o mediante placas laterales situadas en el extremo del eje. Los aros exteriores suelen quedar retenidos por la tapa lateral del soporte o también, en casos especiales, por un aro roscado.

En lugar de rebordes i ntegrados e n el eje o en el alojamiento, a menudo es m ás conveniente utilizar casquillos o distanciadores entre los aros del rodamiento o entre un aro y el componente adyacente, por ejemplo un engranaje. El uso de anillos elásticos para la fijación axial de los rodamientos ahorra espacio, permite un montaje y un desmontaje rápidos y simplifica la mecanización de los ejes y alojamientos. Si se van a soportar cargas axiales moderadas o elevadas, se debe insertar un distanciador entre el aro del rodamiento y el anillo elástico, de modo que el anillo elástico no esté sometido a grandes momentos flectores. El juego axial normal entre el anillo elástico y la ranura para el anillo elástico puede reducirse, si fuese necesario, seleccionando las tolerancias adecuadas para el distanciador o mediante el uso de una arandela calibrada. Los rodamientos con ranuras para el anillo elástico en el aro exterior se pueden fijar de forma senc illa, permitiendo ahorrar espacio mediante el uso

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de un anillo elástico.

Otros metodos de fijación axial adecuados, especialmente para las disposiciones de rodamientos de alta precisión, implican el uso de ajustes de interferencia, por ejemplo utiliz ando:

9.1.2.

Rodamientos con agujero cónico

Los rodamientos con agujero cónico montados directamente sobre ejes con asientos cónicos, generalmente se fijan mediante una tuerca de fijación. Cuando se utiliza un manguito de fijación en un eje escalonado, la tuerca de fijación inmoviliza el rodamiento en el manguito, y se inserta un separador entre el resalte del eje y el aro interior en el otro lado. Si se utilizan ejes sin resaltes, la capacidad de carga axial del rodamiento, depende de la fricción entre el eje y el manguito. Si los rodamientos están montados sobre manguitos de desmontaje, el aro interior del rodamiento debe montarse contra un tope, por ejemplo un distanciador, que normalmente está diseñado como un anillo laberintico. E l propio manguito de desmont aje se fija axialmente mediante una placa e n el extremo del eje o una tuerca de fijación.

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10. LUBRICACIÓN Un lubricante es una sustancia que, colocada entre dos piezas móviles, no se degrada, y forma asimismo una película que impide su contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y presiones. La propiedad del lubricante de reducir la fricción entre partes se conoce como Lubricación y la ciencia que la estudia es la tribología. Un lubricante se compone de una base, que puede ser mineral o sintética y un conjunto de aditivos que le confieren sus propiedades y determinan sus características. Para que los rodamientos funcionen de un modo fiable, deben estar adecuadamente lubricados con el fin de e vitar el c ontacto metálico directo entre los eleme ntos rodantes, los caminos metálicos y la jaula. El lubricante también evita el desgaste y protege las superficies contra la corrosión. Por lo tanto, la elección del lubricante y del método de lubricación para cada tipo de aplicación, así como del mantenimiento apropiado son de gran importancia. Existe una extensa gama de grasas y aceites disponibles para la lubricación de los rodamientos. La selección del lubricante depende fundamentalmente de las condiciones de funcionamiento, es decir, del margen de temperaturas y velocidades, así como de la influencia del entorno. Las temperaturas de funcionamiento más fa vorables se obtienen cuando el rodami ento contiene la cantidad mínima de lubricante necesaria para proporcionar una lubricación fiable. Sin embargo cuando el lubricante tiene funciones adicionales que realizar, como obturar o extraer el calor del rodamiento, entonces se necesitan mayores cantidades.

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El lubricante en una disposición de rodamiento, pierde gradualmente sus propiedades de lubricación a causa del trabajo mecánico, el envejecimiento y la acumulación de contaminación. Por lo tanto, es necesario reponer o renovar la grasa y filtrar y c ambiar el aceite a intervalos regulares. La vida útil de la grasa en los rodamientos obturados suele superar la del propio rodamiento, de manera que, con algunas exc epciones, no se prevé la relubricación de estos rodamientos.

10.1.

Lubricación con grasa

Bajo condiciones normales de funcionamiento, es posible utilizar grasa para lubricar los rodamientos en la mayoría de las aplicaciones. La ventaja de la grasa con respecto al aceite, es que es más fácil de retener en la disposición de rodamientos. Particularmente con ejes inclinados o verticales, y también ayuda a obturar la disposición contra los contaminantes, la humedad o el agua. Una cantidad excesiva de grasa provoca un rápido aumento de temperatura en el interior del rodamiento, particularmente cuando este funciona a altas velocidades. Por regla general, solamente el rodamiento debe quedar completamente lleno de grasa en el momento de la puesta en marcha, mientras que en el espacio libre que queda en el alojamiento debe estar parcialmente cubierto. Antes de que el rodamiento funcione a altas velocidades, se debe permitir que el exceso de grasa en el rodamiento se asiente o s e elimine durante el periodo de rodaje. Al fi nal del periodo de rodaje la temperatura de funcionamiento descenderá considerablemente, lo que indica que la grasa se ha distribuido adecuadamente en la disposición.

10.1.1. Grasas lubricantes Las grasas lubricantes consisten en un aceite mineral sintético combinado con un espesante. Estos espesantes suelen ser jabones metálicos. Sin embargo, tambié n se pueden usar otros espesantes (como la poliurea) para conseguir un rendimiento superior en determinadas áreas, es decir, en aplicaciones con altas temperaturas. Las grasas pueden incluir aditivos que mejoran algunas de sus propiedades. La consistencia de una grasa depende principalmente del tipo y de la concentración del espesante utilizado, así como de la temperatura de funcionamiento de la aplicación. Al elegir una grasa, los factores más importantes a tener en cuenta son: la consistencia, el margen de temperaturas de funcionamiento, la viscosidad de aceite base, las propiedades antioxidantes y la capacidad de carga.

10.1.2. Propiedades de las grasas 10.1.2.1.

Consistencia

Las grasas se dividen en diferentes clases de consistencia de acuerdo con la escala del National Lubricating Grease Institute (NLGI). La consistencia de la grasa usada para la lubricación de un rodamiento no deberá experimentar cambios drásticos al funcionar dentro del margen de temperaturas especi ficado después de su trabajo mecánico. Las grasas qu e se reblandecen a elevadas temperaturas pueden escapar de la disposición del rodamiento. Las grasas que se endurecen a bajas temperaturas pueden rest ringir la rotación del rodamiento u ofrecer una separación de aceite insuficiente.

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Las grasas utilizadas en rodamientos son grasas espesadas c on jabones metálicos de consistencia 1, 2 o 3. Las grasas de consistencia 2 son las más comunes. Para las aplicaciones de baja temperatura, o para un mejor bombeo, se prefieren grasas con una menor consistencia. Las gr asas de consistencia 3 s on las r ecomendadas p ara disposiciones d e rodamientos con ejes verticales, en las cuales se debe colocar un deflector debajo del rodamiento para evitar que se quede sin grasa. En aplicaciones sometidas a vibraciones, la grasa está muy trabajada ya que es devuelta continuamente al rodamiento a causa de la vibración. En este caso, es posible que sirva de ayuda usar grasas con una mayor consistencia, pero la consistencia por sí sola no garantiza una lubricación adecuada. Por tanto, se deben usar grasas mecánicamente estables.

10.1.2.2.

Margen de temperaturas (Concepto del semá foro)

El margen de temperaturas al que puede usarse una grasa depende principalmente del tipo de aceite base y del tipo de espesante empleados, así como de los aditivos. En el diagrama 1 se ilustran de un modo esquemático las temperaturas correspondientes, en forma de un “doble semáforo”. Las temperaturas límites extremas, es decir, el límite inferior y superior de temperatura, están bien definidas:

• El límite inferior de temperatura (LTL), es decir, la temperatura mínima a la cual la grasa permite que el rodamiento se ponga en march a sin dificultad, está en gran parte determinado por el tipo de aceite base y su viscosidad. • El límite superior de temperatura (HTL) está determinado por el tipo de espesante, y para las grasas co n una base de jabón, está determinado por el punto de goteo. El pu nto de goteo indica la temperatura a la cual la grasa pierde su consist encia y se fluidifica.

Es evidente que no se recomienda el funcionamiento por debajo del límite inferior de temperatura ni por encima del límite superior de temperatura, tal como se muestra en el diagrama 1 mediante las zonas rojas. Aunque los fabricantes de grasas indican los valores específicos para los límites de temperatura inferior y superior en su información sobre el producto, las temperaturas verdaderamente importantes para un funcionamiento fiable vienen dadas por los valores:

• El límite inferior de temperatura para un rendimiento eficaz (LTPL). • El límite superior de temperatura para un rendimiento eficaz (HTPL).

Es dentro de estos dos límites, en la zona verde del diagrama 1, donde la grasa tendrá un funcionamiento fiable y se podrá determinar su vida de un modo preciso. Debido a que la definición del límite superior de temperatura para un rendimiento eficaz no está normalizada internacionalmente, se debe tener precaución a la hora de interpretar los datos del proveedor.

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A temperaturas superio res al límite superi or de tem peratura pa ra u n rendimiento efi caz (HTPL), la grasa envejecerá y se oxidará con mayor rapidez, y los derivados de la oxidación perjudicarán la lubricación. Por tanto, las temperaturas de la zona ámbar, entre el límite superior de temperatura para un rendimiento eficaz y el límite supe rior de temperatura (H TL) sólo deben tener lugar durante breves períodos de tiempo. También existe una zona ámbar para las bajas temperaturas. Al descender la temperatura, se reduce la tendencia a la separación de aceite y el espesor (consistencia) de la grasa aumenta. Esto provocará un suministro insuficiente de lubricante a las superficies de contacto de los elementos rodantes y los caminos de rodadura. En el diagrama 1, esta temperatura límite se encuentra indicada por el límite inferior de temperatura para un rendimiento eficaz (LTPL). Los valores para el límite inferior de temperatura para un rendimiento eficaz son diferentes para los rodamientos de rodillos y los de bolas. Debido a que los rodamientos de bolas son más fáciles de lubricar que los de rodillos, el límite inferior de temperatura para un rendimiento eficaz es menos importante para los rodamientos de bolas. No obstante, se pueden producir graves daños en los rodamientos de rodillos cuando funcionan de un modo continuado por debajo de este límite. Los cortos períodos de tiempo en esta zona, por ejemplo durante el arranque en frío, no son perjudiciales ya que el calor originado por la fricción hará que la temp eratura del rodamiento esté en la zona verde. Diagrama 1

El concepto del semáforo es válido para todas las grasas. Sin embargo, las zonas de temperatura cambian de una grasa a otra y sólo pueden ser determinadas mediante pruebas de funcionamiento de los rodamientos.

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10.2. Protección contra la corrosión (comportamiento en presencia de agua) La grasa debe proteger al rodamiento cont ra la c orrosión y no debe ser lavada de la disposición de rodamientos en el caso de penetración de agua. El tipo de espesante únicamente determina la resistencia al agua: las grasas de complejo de litio, de complejo de calcio y de poliurea suelen ofrecer una muy buena resistencia. El tipo de antioxidante determina principalmente las propiedades inhibidoras del óxido de las grasas. A velocidad es muy bajas, un llena do com pleto de gras as aumenta l a protecc ión co ntra la corrosión y previene la entrada de agua.

10.3. Capacidad de carga, aditivos EP y AW Si el espesor de la película de lubricante no es suficiente para evitar el contacto metálico entre las rugosidades de las superficies de contacto, la vida útil del rodamiento se reduce. Una opción para evitar este hecho es usar los aditivos denominados EP (extrema presión). Las altas temperaturas inducidas por el contacto entre las rugosidades superficiales, activan estos aditivos, produciendo un desgaste suave en los puntos de contacto. El resultado es una superficie más lisa, unas menores tensiones de contacto y una mayor vida útil. Muchos de los aditivos EP modernos son de tipo azufre/fósforo. Por desgracia, estos aditivos pueden perjudicar la resistencia de la matriz de acero del rodamiento. Si se utilizan dichos aditivos, la actividad química puede no estar restringida a los contactos de las rugosidades superficiales. Si la temperatura de funcionamiento y las tensiones de contacto son demasiado altas, los aditivos pueden reaccionar químicamente incluso sin que haya co ntacto ent re las r ugosidades superficiales. Esto puede activar los mecanismos de corrosión/difusión en las superficies de contacto, lo que puede acelerar el fallo del rodamiento, normalmente iniciado por un micro picadura. Por tanto, se recomienda el uso de aditivos EP menos reactivos para temperaturas de funcionamiento superiores a 80 °C. Los lubricantes con aditivos EP no deben ser utilizados para rodamientos con temperaturas de funcionamiento superiores a 100 °C. Para velocidades muy bajas, en ocasiones se incluyen aditivos en lubricantes sólidos, como el grafito y el bisulfuro de molibdeno (MoS2), con el fin de potenciar el efecto de los aditivos EP. Estos aditivos deben tener un alto nivel de pureza y unas partículas muy pequeñas; de lo contrario las indentaciones producidas por el excesivo giro de las partículas pueden reducir la vida a fatiga del rodamiento. Los aditivos AW (antidesgaste) tienen una función similar a la de los aditivos EP, es decir, evitar un fuerte contacto entre metales. Por tanto, muchas veces los aditivos EP y AW no se diferencian entre sí. Sin embargo, funcionan de forma diferente. La principal diferencia es que el aditivo AW crea una capa protectora que se adhiere a la superficie. De este modo se pasa por encima de las rugosidades superficiales sin contacto metálico. Por tanto, el desgaste suave no reduce la rugosidad, como ocurre en el caso de los aditivos EP. También deben tomarse precauciones especiales; es posible que los aditivos AW contengan elementos que puedan pasar al acero del rodamiento y debilitar su estructura, al igual que ocurre con los aditivos EP.

10.4. Miscibilidad Si es necesario cambiar de una grasa a otra, es necesario tener en cuenta la miscibilidad o capacidad para mezclar las grasas sin efectos negativos. Cuando se mezclan grasas incompatibles, la consistencia puede cambiar drásticamente y se pueden producir daños en el rodamiento debidos, por ejemplo, a fugas graves. Las grasas que tienen el mismo espesante y aceites base similares, generalmente se pueden mezclar sin ninguna consecuencia perjudicial, por ejemplo una grasa con espesante lítico y aceite mineral se puede mezclar, por lo general, con otra grasa con espesante lítico y aceite mineral.

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Asimismo, algunas grasas c on diferentes espesantes se pueden mez clar entre s í, como l as grasas de complejo de calcio y complejo de litio. Para aquellas disposiciones de rodamientos en las que una baja consistencia puede dar lugar a que la grasa se escape de la disposición, en la siguiente relubricación se deberá cambiar toda la grasa de la disposición y de los conductos de lubricación, en lugar de reponer la que falte.

10.5. Relubricación Los rodamientos necesitan relubricación cuando la duración de la grasa usada es inferior a la duración prevista del rodamiento. El intervalo de lubricación adecuado, depende de muchos factores. E stos factores incluyen     

El tipo y el tamaño del rodamiento La velocidad, la temperatura de funcionamient o El tipo de grasa El espacio que rodea al rodamiento Su entorno.

Sólo es posible basar las recomendaciones en reglas estadísticas. Los fabricantes de rodamientos definen los intervalos de relubricac ión como el períod o de tiem po al final del cual un 99 % de los rodamientos siguen lubricados de manera fiable.

10.6. Intervalos de Relubricación En el diagrama 4 se pueden hallar los intervalos de relubricación TF para los rodamientos con aro interior rotati vo, en ejes horizontales y baj o condiciones de funcionamiento y de limpieza normales, como una función de:

• El factor de velocidad A multiplic ado por el factor para el rodamiento correspondiente BF donde A = n d m n = velocidad de giro, rpm dm = diámetro medio del rodamiento = 0,5 (d + D), mm BF = factor para el rodamiento que depende del tipo de rodamiento y de las condiciones de carga • La relación de carga C/P El intervalo de relubricación TF es un valor estimado, válido para una temperatura de funcionamiento de 70 °C, usando grasas con espesante lítico y aceite mineral de buena calidad. Si se usan grasas de alto rendimiento se puede conseguir un mayor intervalo de relubricación y una mayor duración de la grasa.

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Diagrama 4


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10.7. Ajustes de los intervalos de relubricación debido a las condiciones de funcionamiento y tipos de rodamientos 10.7.1. Temperatura de funcionamie nto Para tener en cuenta la aceleración del envejecimiento de la grasa con el aumento de la temperatura, se recomienda reducir a la mitad los intervalos indicados en el diagrama 4 por cada 15 °C de incremento de la temperatura de funcionamiento por encima de l os 70 °C, recordando que no se debe superar el límite superior de temperatura para un rendimiento eficaz de la grasa . Se puede prolongar el intervalo de relubricac ión TF a temperaturas inferiores a 70 °C si la temperatura no está cerca del límite inferior de temperatura para un rendimiento eficaz. En ningún caso se recomienda ampliar el intervalo de lubricac ión TF por más del doble. En el caso de los rodamientos completamente llenos de elementos rodantes, y los rodamientos axiales de rodillos, los valores para TF obtenidos del diagrama 4 no deben ser ampliados. Asimismo, no s e recomienda el uso de intervalos de relubricación que rebasen las 30 000 horas. Para muchas aplicaciones existe un límite práctico para la lubricación con grasa, cuando el aro del rodamiento con la temperatura más elevada alcanz a una temperatura de funcionamiento de 100 °C. Por encima de esta temperatura se deben usar grasas especiales. Asimismo, deben tenerse en cuenta la estabilidad térmica del rodamiento y el fallo prematuro de la obturación.

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10.8. Procedimientos de relubricación La elección del procedimiento de relubricación depende, por lo general, de la aplicación y del intervalo de relubricación TF obtenido: • Si el intervalo de relubricación es inferior a seis meses, el método más cómodo y preferible es la reposición. Este método permite un funcionamiento sin interrupciones, y ofrece una temperatura constante más baja en comparación con la relubricación continua. • Cuando los intervalos de r elubricación son s uperiores a seis meses, generalmente se recomienda renovar el llenado de grasa. Es te procedimiento se suele aplicar como parte del programa de mantenimiento de los rodamientos, por ejemplo en aplicaciones ferroviarias. • La relu bricación c ontinua se usa cuando los intervalos de relubricación estimados son cortos, por ejemplo a c ausa de los e fectos perjudiciales de la contaminación, o c uando no result a cómodo usar otros métodos de relubricación debido a la dificultad de acceso al rodamiento. No obstante, la relubricación continua n o está recomendada para las aplicaciones con altas velocidades de giro, y a que la continua agitación de la grasa puede causar unas temperaturas de funcionamiento muy elevadas y la destrucción de la estructura del espesante de la grasa. Cuando en una disposición de rodamientos, se utilizan rodamientos diferentes, es bastante habitual aplicar el menor intervalo de relubricaci ón estimado para ambos rodamientos.

10.8.1. Procedimientos 10.8.1.1.

Reposición

Inicialmente el rodamiento debe quedar completamente lleno, mientras que el espacio libre que queda en el alojamiento debe estar parcialmente lleno de grasa. Dependiendo del método de reposición que se pretenda utilizar, se recomiendan los s iguientes p orcentajes de llena do de grasa para el espacio libre en el alojamiento: • 40 % cuando la reposición se realiza desde el lateral del rodamiento (fig. 1). • 20 % cuando la reposición se realiza a través de la ranura anular y los orificios de lubricación situados en el aro exterior o interior del rodamiento (fig. 2).

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Para facilitar el suministro de grasa mediante el uso de una pistola engrasadora, se debe colocar una boquilla engrasadora en el soporte. Si se utilizan obturaciones rozantes, el soporte debe tener un orificio de escape con el fin de impedir la acumulación de grasa en el espacio alrededor del rodamiento ya que esto podría causar un aumento permanente de la temperatura del mis mo. Para asegurarse de que la grasa nueva realmente llega al rodamiento y reemplaza a la grasa vieja, el conducto de lubricación en el soporte debe introducir la grasa por el lado adyacente a la cara lateral del aro exterior o, mejor aún, introducirla directamente en el rodamiento. Con el fin de facilitar una lubricación eficaz. Algunos rodamientos, como por ejemplo los rodamientos de rodillos a rótula, cuentan con una ranura anula r y/o con orificios de lubricación en el aro exterio r o interior, (figuras). Para que la sustitución de la grasa vieja sea más eficaz, es importante reponer la grasa mientras la máquina está en funcionamiento. Cuando la máquina no está en funcionamiento, se debe hacer girar el rodamiento durante la reposición. Si el rodamiento se lubrica directamente a través del aro interior o exterior, la reposición con grasa nueva es más eficaz. Por tanto, la cantidad de grasa necesaria es menor que cuando se relubrica desde el lateral. Se supone que los conductos de lubricación ya se han llenado de grasa durante el proceso de montaje. De no ser así, se necesita mayor cantidad de grasa durante la primera reposición, con el fin de llenar los conductos vacíos.

Si los conductos de lubricación empleados son largos, compruebe si la grasa puede bombearse adecuadamente a la temperatura ambiente.

10.8.1.2.

Renovación del llenado de grasa

Cuando se renueva el llenado grasa en el intervalo de relubricación estimado o después de varias reposiciones, se deberá extraer y reemplazar toda la grasa usada en la disposición de rodamientos por grasa nueva. Para poder renovar el llenado de grasa, el soporte del rodamiento debe ser accesible fácilmente y poder abrirse. Para tener acces o al rodamiento, se puede retirar la tapa de los soport es de dos piezas y las tapas laterales de los soportes enterizos. Después de retirar la grasa usada, se debe introducir primero grasa nueva entre los elementos rodantes. Se debe tener mucho cuidado para evitar que entren contaminantes en el rodamiento o en el soporte durante la relubricación, y

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también se debe proteger la propia grasa. Se recomienda utilizar guantes resistentes a la grasa para evitar reacciones alérgicas de la piel. Cuando los soportes son menos accesibles pero disponen de boquillas engrasadoras y orificios de escape, el llenado de grasa se puede renovar totalmente relubricando varias veces, de manera sucesiva, hasta que se haya expulsado toda la grasa vieja del rodamiento. Este procedimiento requiere una cantidad de grasa mucho mayor que la necesaria para la renovación manual de la misma. Asimismo, este método de renovación está limitado por las velocidades de funcionamiento: a altas velocidades, aumentará indebidamente la temperatura a causa de la excesiva agitación de la grasa.

10.8.1.3.

Relubricación continua

Este procedimiento se usa cu ando el intervalo de relubricación es corto, por ejemplo a c ausa de los efectos perjudiciales de la contaminación, o cuando no resulta cómodo usar otros métodos de relubricación, por ejemplo cuando el acceso al rodamiento es difícil. Debido a que la excesiva agitación de la grasa puede aumentar la temperatura, la lubricación continua sólo se recomienda cuando las velocidades de giro son bajas, es decir, con factores de velocidad • A < 150 000 para los rodamientos de bolas • A < 75 000 para los rodamientos de rodillos. Cuando se utiliza la relubricación continua, se debe comprobar si la grasa se puede bombear adecuadamente a través de los conductos a la temperatura ambiente.

10.9. Lubricación con aceite Normalmente, la lubricación con aceite se emplea cuando las elevadas velocidades o las altas temperaturas de funcionamiento no permiten el uso de grasa, cuando es necesario evacuar del rodamiento el calor producido por la fricción o de origen externo, o cuando los componentes adyacentes (engranajes, etc.) están lubricados con aceite. Con el fin de aumentar la vida útil del rodamiento, se prefiere el uso de una lubricación con aceite limpio, es decir, la l ubricaci ón por circulación de aceite bien filtrado, el método de i nyección de chorro de aceite y el método de proyección de gotas de aceite con una filtración del aire y del aceite. Cuando se utilizan los métodos de lubricación por circulación de aceite y por proyección de gotas de aceite, se deben proporcionar conductos con unas dimensiones adecuadas que permitan que el aceite que circula por el rodamiento pueda salir de la disposición.

10.9.1. Métodos de lubricación con aceite 10.9.1.1.

Baño de aceite

El método de lubricación más sencillo es el b año de aceite .El aceite recogido por los componentes rotativos del rodamiento se distribuye por todo el interior del rodamiento y después vuelve a caer al baño de aceite. Cuando el rodamiento no gira, el aceite deberá tener un nivel ligeramente inferior al centro del elemento rodante que ocupe la posición más baja.

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10.9.1.2.

Anillo elevador de aceite (anillo de lubricación)

Para los rodamientos en los que, debido a la velocidad, las condiciones de funcionamiento y la necesidad de un a alta fiabilidad, se requiere una lubricación por ac eite, se recomienda el uso d e un anillo elevador de aceite. Este anillo de lubricación sirve para provocar la circulación del aceite. El anillo cuelga libremente de un casquillo situado en el eje, a un lado del rodamiento, y se sumerge en el aceite situado en un depósito en la base del soporte. El anillo gira con el eje y transporta el aceite desde la bas e del soporte hasta un canalón de recogida. A continuació n, el aceite fluye por el rodamiento y vuelve al depósit o en la base del soporte.

10.9.1.3.

Circulación de aceite

Un funcionamiento a altas velocidades aumenta la temperatura de funcionamiento del rodamiento y acelera el en vejecimiento del aceite. Pa ra evitar los frecuentes cambios de aceite y para conseguir una lubricación adecuada, normalmente se prefiere la circulación de aceite. La circulación se consigue normalm ente con la ayuda de u na bomba. Después de pasar por el rodamient o, el aceite generalmente se asienta e n un depósito en el que se filtra, y en caso necesario, se e nfría antes de volver al rodamiento. La refrigeración del aceite permite mantener la temperatura de funcionamiento del rodamiento a un nivel bajo.

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10.9.1.4.

Chorro de aceite

Para un funcionamiento a velocidades muy altas, se debe suministrar al rodamiento una cantidad de aceite suficiente, pero no excesiva, con el fin de obtener una lubricación adecuada sin que la temperatura de funcionamiento aumente más de lo necesario. Un método particularmente eficaz para conseguir esto es con el método de chorro de aceite, e n el que se inyecta un chorro de aceite a alta presión por un lateral del rodamiento. La velocidad del chorro de aceite debe ser lo suficientemente elevada (por lo menos 15 m/s) como para penetrar la turbulenci a alrededor del rodamiento.

10.9.1.5.

Proyección de gotas

Con el método de proyección de gotas, también denominado método de aceiteaire, cantidades de aceite muy p equeñas y medidas con precisión penetran en cada roda miento t ransportadas por aire comprimido. Esta cantidad mínima permite que los rodamientos puedan funcionar a temperaturas inferiores o a mayores velocidades que las permitidas por otros métodos de lubricación. . El aire comprimido transporta al aceite, que recubre el interior de las tuberías y se “desliza” por éstas. Luego se inyecta al rodamiento a través de una boquilla, o simplemente fluye hacia los caminos de rodadura del rodamiento gracias a la tensión superficial. El aire comprimido sirve para refrigerar el rodamiento y también para producir una presión más alta en la disposición de rodamientos que evita la entrada de contaminantes.

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11. ACEITES LUBRICANTES Los aceites minerales puros son los que generalmente se prefieren para la lubricación de rodamientos. Normalmente, los aceites que contienen aditivos EP, AW y de otro tipo para mejorar determinadas propiedades de lubricación sólo se emplean en casos especiales. Existen versiones sintéticas de muchos de los lubricantes más frecuentes. Por lo general sólo se considera el uso de aceites sintéticos para la lubricación de rodamientos en casos extremos, por ejemplo, a temperaturas de funcionamiento muy bajas o muy altas. El término “aceite sintético” abarca una amplia gama de materiales básicos. El espesor real de la película de lubricante juega un papel fundamental en cuanto a la vida a fatiga del rodamiento. Para una lubricación adecuada, la viscosidad del aceite, el índice de viscosidad y el coeficiente de presiónviscosidad influyen sobre el espesor real de la película en la zona de contacto. El coeficiente presiónviscosidad es similar para la mayoría de lubricantes con base de aceite mineral, y s e pueden usar los valores genéricos obtenidos sin grandes errores. N o obstante, la estructura química de los materi ales base determina la reacción de la viscosidad a los a umentos de presión. Esto hace que exista una considerable variación en los coeficientes de presiónviscosidad para los diferentes tipos de aceites base sintéticos. Debido a las diferencias en el índice de viscosidad y en el coeficiente de presiónviscosidad, debe recordarse que la formación de la película de lubricante, al usar un aceite sintético, puede ser diferente a la de un aceite mineral de la misma viscosidad. Se debe solicitar siempre información precisa al fabricante del lubricante en cuestión. Los aditivos también influyen sobre la formación de la película. Debido a las diferencias en la solubilidad, para los aceites sintéticos, se aplican diferentes tipos de aditivos en comparación con sus equivalentes basados en aceites minerales.

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11.1. Sele cción del aceite lubricante La selección del aceite está basada fundamentalmente en la viscosidad requerida para proporcionar una lubricación adecuada del rodamiento a la temperatura de funcionamiento. La viscosidad del aceite depende de la temperatura, y disminuye con el aumento de la misma. La relación entre la temperatura y la viscosidad de un aceite se muestra en el índice de viscosidad V I. Los aceites recomendados para la lubricación de los r odamientos so n los que tienen un alto índice de viscosidad, de 95 como mínimo (aceites cuya viscosidad varía poco con la temperatura). Para que se forme una película de ac eite suficientemente espesa en la zona de c ontacto entre los elementos rodantes y los caminos de rod adura, el aceite deberá conservar una viscosidad mínima a la temperatura de funcionamiento.

11.2. Cambio de aceite La frecuencia con la que se debe cambiar el aceite depende principalmente de las condiciones de funcionamiento y de la cantidad de aceite. Cuando se emplea una lubricación por baño de aceite, generalme nte es suficiente c ambiar el aceite una vez al año, con tal de que la temperatura de funcionamiento no supere los 50 °C y de que haya poco riesgo de contaminación. Para temperaturas más elevadas es preciso efectuar los cambios c on más frecuencia, por ejemplo, para temperaturas de funcionamiento próximas a 100 °C deberá cambiarse el aceite cada tres meses. Para condiciones de funcionamiento extremas también es preciso cambiar el aceite con mayor frecuencia.

12. CONCLUSIÓN Como hem os podido apreciar en la anterior monografía, los rodamientos son elementos mecánicos de diferentes formas, tamaños y características con el fin de cumplir las exigencias a las cuales se ven sometidas. Gracias a su simplicidad en el diseño y su confiabilidad son utilizados en un sinfín de maquinarias en las cuales es necesario transmitir un movimiento de rotación a través de ejes, abarcando una amplia gama de ellas. No obstante son elementos que se ven sometidos a diferentes estados de cargas, trabajando también bajo diferentes condiciones de operación, por lo cual se hace imprescindible un análisis correcto de la situación a la que se someterán (tipos cargas axiales o radiales, combinación de ambas, temperatura a la que estará trabajando, etc. ) para realizar una correcta selección del rodamiento. Una mala selecc ión de tal , podría llegar a producir incluso la rotura de la máquina. Un factor de gran importancia también a considerar es la lubricación de los rodamientos, una correcta lubricación de este, permite que el rodamiento pueda operar de buena manera y cumplir con su vida útil, una mala elección del lubricante o una lubricación deficiente sumado a los distintos estados de carga producen una serie de defectos indeseables sobre estos que repercuten en la vida útil del rodamiento llegando a afectar la operatividad de la máquina.

Monografia Rodamientos

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