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| Rodamiento de rodillos |
NO ES LO MISMO
Puede ser que una junta tórica pase desapercibida en el diseño final de una máquina. Sin embargo, la bondad de un diseño en su conjunto solo es el sumatorio de las calidades de los componentes que la componen y su buena actuación entre ellos.
Sólo fueron 73 segundos: Seguro que aquella tórica que en 1986 provocó el accidente del transbordador espacial Challenger ha pasado a la historia de grandes fallos por pequeños componentes. Una "simple” junta que ocasionó la pérdida de estanqueidad; 73 segundos en los cuales una junta tórica que no tenía suficiente elasticidad para las bajas temperaturas imperantes, fue suficiente para el desastre. La fuga de gas presurizado del cohete provocó el fallo estructural del depósito; las enormes fuerzas aerodinámicas, en pleno proceso de salida de la órbita terrestre,
hizo el resto.
Por 1 €: A veces un retén, una tórica, un casquillo,
piezas que no pasan del euro en valor de venta, darán más de un dolor de cabeza. Piezas que si se agrietan, rajan, o rompen condicionan que se deba "abrir" un tractor y convertir la avería en una pesadilla.
fiabilidad mecánica pero también comportamiento de un diseño, estas son las responsabilidades de estos pequeños componentes.
Una misma transmisión puede tener un comportamiento totalmente diferente con la elección de rodamientos diferentes, y es que las transmisiones modernas son impensables sin la alta eficiencia de rodamientos específicos.
Una misma transmisión puede tener un comportamiento totalmente diferente con la elección de rodamientos diferentes, y es que las transmisiones modernas son impensables sin la alta eficiencia de rodamientos específicos.
En definitiva, que no es lo
mismo un rodamiento de acero que uno cerámico, o un casquillo metálico frente a
otro de teflón, como tampoco es lo mismo un tornillo de calidad 8.8 que otro de
calidad 10.8.
Los pequeños componentes se deben
elegir para las solicitudes y los ambientes donde se vaya a desenvolver. La elección de los componentes es trabajo de las ingenierías, y es un
trabajo que denota profesionalidad, experiencia y que queda “oculto” a ojos
inexpertos. No es fácil la labor de estos técnicos que deben saber bregar con
la mejor calidad pero sin pasarse en costes…
A continuación hago un repaso de
algunos componentes que son más populares como los rodamientos, los casquillos
y tornillería.
RODAMIENTOS
Los
rodamientos se colocan como enlace móvil entre dos elementos para permitir una
rotación relativa con rozamiento muy reducido a pesar de la existencia de
cargas.
¿Cómo se elige un rodamiento?: Un buen rodamiento será aquel que se
adapte bien tanto a las cargas que debe soportar como al ambiente de trabajo.
Un buen diseño, una buena elección, implica conocer bien las cargas que van a
actuar, las horas de servicio que se le quiere dar, las revoluciones a las que
operará…
Un
buen rodamiento debe poseer una vida útil acorde con su uso y que depende del tamaño del rodamiento, de la
distribución de cargas, de los materiales empleados, de su adecuación a los límites de fatiga, de la velocidad de rotación, de las condiciones
de fricción, del factor de seguridad elegido por el
diseñador…
Bolas: es el más popular. Son
elegidos cuando se trata de altas velocidades de funcionamiento. Una ventaja es
que requiere poco mantenimiento, y su principal inconveniente es que no es apto
para soportar mucha capacidad axial.
Agujas y rodillos: La diferencia entre “agujas” y
“rodillos” es el diámetro de los cilindros. El rodamiento tipo “de agujas”
(cilindros finos y largos) se elige cuando la carga axial es importante. Las
agujas o rodillos tienen mucha más superficie de contacto que las bolas puesto
que el contacto se produce en una línea y no en un punto.
Barriletes: Son menos populares que los
anteriores, pero especialmente indicados para el montaje cuando se requiere
alta resistencia radial, además es un rodamiento que permite compensar errores
de alineación y por eso se recurre a ellos en muchas ocasiones.
Los elementos rodantes son cónicos y eso les hace capaces de soportar cargas combinadas
(axiales y radiales)
Cónicos: Los rodillos y las pistas de
rodadura están en posición oblicua, eso les permite resistir bien cargas
radiales y axiales sin excesiva sección transversal. Son rodamientos que se
suelen montar en parejas enfrentadas para así absorber cada cual la carga axial
en un sentido. El ángulo oblicuo es variable según el rodamiento para adaptarlo
mejor al tipo de carga que vaya a absorber. Es un tipo que se ve mucho en
diferenciales y también en cajas de cambio.
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| Cojinetes de fricción en motor |
Materiales especiales: Aunque el rodamiento habitual es de acero, también los hay de materiales especiales para sobrepasar ambientes de trabajo muy "hostiles". Por ejemplo, los cerámicos que se pueden trabajar en entornos que
sobrepasan los 1500 ºC. También son indicados para trabajar en ambientes salinos, pero en absoluto son indicados en máquinas agrícolas debido a su enorme fragilidad..
Otros materiales utilizados son el teflón, y las técnicas híbridas de mezclas de materiales para los diferentes componentes: anillos cerámicos, jaula de teflón, bolas metálicas…
Otros materiales utilizados son el teflón, y las técnicas híbridas de mezclas de materiales para los diferentes componentes: anillos cerámicos, jaula de teflón, bolas metálicas…
CASQUILLOS Y COJINETES
A veces se confunden los términos cojinetes con rodamientos. Ambos tienen un uso similar puesto que se basa en la capacidad de deslizar dos superficies en contacto reduciendo el coeficiente de fricción entre ellas. La realidad es que el cojinete o casquillo o buje, a diferencia del rodamiento, no posee elementos rodantes. En definitiva, el uso del cojinete va normalmente acompañado del uso de un lubricante que ayude en la función. Son componentes muy útiles en aquellas aplicaciones donde no existan elevadas cargas ni elevadas velocidades de rotación. Además los cojinetes pueden compensar mejor una desalineación que un rodamiento, su peso también es más liviano y absorbe bien las vibraciones.
A veces se confunden los términos cojinetes con rodamientos. Ambos tienen un uso similar puesto que se basa en la capacidad de deslizar dos superficies en contacto reduciendo el coeficiente de fricción entre ellas. La realidad es que el cojinete o casquillo o buje, a diferencia del rodamiento, no posee elementos rodantes. En definitiva, el uso del cojinete va normalmente acompañado del uso de un lubricante que ayude en la función. Son componentes muy útiles en aquellas aplicaciones donde no existan elevadas cargas ni elevadas velocidades de rotación. Además los cojinetes pueden compensar mejor una desalineación que un rodamiento, su peso también es más liviano y absorbe bien las vibraciones.
Los
materiales más empleados para la fabricación de cojinetes son acero, bronce,
aleaciones de plomo y sobre todo con materiales sintéticos como el teflón
(PTFE), también se usa mucho la cerámica y la hibridación como puede ser usar
un soporte metálico sobre el cual se sinteriza una capa de teflón.
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| Rodamientos híbridos |
Sinterización: El proceso de sinterización es un proceso de
fabricación por la que la conformación de la pieza es por compactación a alta
presión de un material pulverulento que puede ser de origen metálico o
cerámico. Una vez compactado el polvo se puede dar un tratamiento térmico.
JUNTAS TÓRICAS
Son las responsables de
asegurar la estanqueidad en varias partes como motor, transmisión, sistema de
refrigeración… Su capacidad de sellado depende de su
capacidad de deformación para adaptarse
a su alojamiento (una parte de la junta se aplasta por la presión del fluido y
por otra se deforma expandiéndose)
Las más comunes son de sección
circular y lo normal es encontrarlas fabricadas por extrusión
y vulcanizado.
Un buen diseño no solo deja a la
junta todo el “trabajo”, también el alojamiento debe estar pensado para la
mejor adaptación y conseguir el grado de estanqueidad buscado. En algunos
diseños solo se busca mantener una estanqueidad estática, pero en otros se
busca también la consecución de una estanqueidad dinámica, es el caso del retén
del cigüeñal.
La elección de una junta también
depende de la temperatura de operación, y por supuesto, debe tener en cuenta el
fluido para conocer su agresividad química y su compatibilidad.
Los materiales más usuales para la
fabricación de juntas tóricas son la goma de nitrilo NBR, nitrilo hidrogenado
(HNBR), EPDM, caucho fluorado (más conocido por vitón a pesar de ser
nombre comercial), silicona (VMQ)… Cada
cual tiene sus características y sus especificación en cuanto a resistencia a
la alta temperatura, a los sulfuros, a los hidrocarburos, a la deformación
remanente…
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| Casquillo en cilindro hidráulico |
Casos sencillos y populares como
puede ser la junta del filtro de aceite puede originar problemas si no se elige
bien.
Ayudando a las juntas: Hay materiales capaces de crear una
película semiflexible que refuerza el sellado de las juntas; es interesante
conocer su existencia porque son capaces de ayudar en el sellado y prolongar la
vida útil de la junta.
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| Conjunto de juntas |
