Rodamientos

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Diseño, lubricación y
selección de
rodamientos.
Luis Armando Macias Pérez
Eleazar de Jesús Condado
Juan Andre Cruz Barrera

z Introducción
 ¿Qué son los rodamientos?
 Los rodamientos soportan y guían, con mínima fricción, elementos giratorios u
oscilantes de las máquinas,
 Los rodamientos ofrecen gran precisión y baja fricción y, por lo tanto, admiten
velocidades de giro elevadas al tiempo que reducen el ruido, el calor, el
consumo de energía y el desgaste.
 Son elementos rentables e intercambiables de las máquinas, que normalmente
corresponden a los estándares de dimensiones nacionales o internacionales.

z Antecedentes
 En el 3500 AC se inventa la rueda en Mesopotamia: Eje de madera rotando en un bloque redondo de madera.
 En el 700 A.C. Los asirios y babilonios, entendieron pronto que el esfuerzo se reducía usando troncos entre las superficies
de contacto: fricción de rodadura.
 en el 40 D.C. se tienen registros del primer rodamiento axial de bolas, hecho de madera.
En 1734 La primera patente de un rodamiento fue otorgada a J. Rowe (Inglés).
 En 1791 se crea la primera patente de rodamiento de bolas a nombre P. Vaughn(Inglés) para uso en ejes de carruajes
 En 1802 M. Cardinet (Francés) patentó el rodamiento de rodillos cónicos.
 En 1868 A.C. Cowper hizo una bicicleta equipada con rodamientos de bolas iniciando la industria de los rodamientos.
 En Gotenburgo, Suecia en 1907 nació SKF y su rodamiento autoalineable de Bolas.
 En 1919 SKF inventa el rodamiento autoalineable de Rodillos.
 • 1995: SKF inventa el rodamiento CARB. Rodamiento de rodillos toroidales, que tiene propiedades de desalineacion
angular y Axial.
 • 2000: Nuevo estándar mundial de duración y resistencia: SKF EXPLORER; rodamientos con los altos estándares de
calidad en producción, acabados de pistas y elementos rodantes, materiales mas limpios para la fabricación.

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Rodamientos de bolas y de rodillos
 Los dos tipos básicos de elementos rodantes permiten distinguir los dos tipos básicos de rodamientos:
 bola → rodamiento de bolas
 rodillo → rodamiento de rodillos
 Las bolas y los rodillos difieren en la forma en que entran en contacto con los caminos de rodadura.
 Las bolas establecen contacto puntual con los caminos de rodadura del aro. Con el incremento de la
carga que actúa en el rodamiento, el punto de contacto se transforma en un área elíptica. El área de
contacto pequeña genera baja fricción por rodadura, lo que permite a los rodamientos de bolas admitir
altas velocidades, aunque también limita su capacidad de carga.
 Los rodillos establecen contacto lineal con los caminos de rodadura del aro. Con el incremento de la
carga que actúa en el rodamiento, la línea de contacto se va transformando en rectangular. Debido al
área de contacto mayor y al consiguiente aumento de la fricción, un rodamiento de rodillos puede
soportar cargas más pesadas, pero velocidades más bajas, que un rodamiento de bolas del mismo
tamaño.

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Rodamientos radiales y axiales
 Los rodamientos se clasifican en dos grupos según el sentido de la carga que
soportan principalmente:
 Rodamientos radiales

Los rodamientos radiales soportan cargas que se encuentran, principalmente,
en dirección perpendicular al eje. Algunos rodamientos radiales solo pueden
soportar cargas puramente radiales, mientras que la mayoría pueden también
soportar algunas cargas axiales en un sentido y, en algunos casos, en ambos
sentidos.

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 Rodamientos axiales

Los rodamientos axiales soportan cargas que actúan, principalmente, de manera
axial a lo largo del eje. Según su diseño, los rodamientos axiales pueden soportar
cargas axiales puras en uno o en ambos sentidos, y algunos pueden también
soportar cargas radiales (cargas combinadas). Los rodamientos axiales no admiten
velocidades tan altas como los rodamientos radiales del mismo tamaño.
 El ángulo de contacto determina el grupo al que pertenece el rodamiento. Los
rodamientos con un ángulo de contacto ≤ 45° son rodamientos radiales; los demás
son rodamientos axiales.
Cargas axiales Cargas combinadas

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Tolerancias
 Las clases de tolerancia y los valores correspondientes para
determinadas características de tolerancia se especifican en las
normas ISO 492 (para los rodamientos radiales) e ISO 199
(para los rodamientos axiales). En 2014, esas normas se
alinearon con las normas generales ISO GPS (especificaciones
geométricas de productos) como la ISO 1101 y la ISO 5459.
 Existen tres clases de tolerancia comunes para los rodamientos
de bolas y de rodillos SKF:
Clase de tolerancia ISO Sufijo de designación SKF Descripción
Normal – Estándar mínimo para todos
los rodamientos de bolas y
de rodillos SKF.
Clase 6 P6 Tolerancia más ajustada que
la normal
Clase 5 P5 Tolerancias más ajustadas
que la clase 6

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Diseño de cojinetes de contanto rodante

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EVALUACION DE DISEÑO
 Confiabilidad existente para la carga impuesta y la vida esperada.
 Hombros en el árbol y alojamiento satisfactorios.
 Acabado del muñón, diámetro y tolerancia compatibles.
 Acabado del alojamiento, diámetro y tolerancia compatibles.
 Tipo de lubricante de acuerdo con las recomendaciones del
fabricante, trayectorias del lubricante y volumen suministrado, a fin
de mantener la temperatura de operación satisfactoria.
 Precargas, que se suministran si se requieren.

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CONSTRUCCIÓN
- MATERIALES
ESPECIALES:
- -- ACEROS
- -- ALEACIONES LIGERAS
- -- POLIMEROS
- -- CERAMICOS

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ACEROS
 100C6: se puede templar por completo o por inducción. El tratamiento
térmico se puede ajustar de acuerdo con temperaturas de
funcionamiento de rodamientos diferentes.
 100C6 VAR (re fusión en arco al vacío): una especificación
aeroespacial proporciona una estructura extremadamente limpia, que
aumenta considerablemente la vida útil del rodamiento y aporta una
gran resistencia a la fatiga de contacto rodante.
 M50: acero para herramientas, de gran dureza (>63HRc) y resistencia
a altas temperaturas (templado > 450 °C). Se Obtienen rodamientos
con una alta resistencia al desgaste, la carga y la temperatura.
 Acero al nitrógeno: Proporciona resistencia a la temperatura (templado
>450 °C) y una estructura fina para prolongar la resistencia a la
corrosión y la fatiga por contacto.

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ALEACIONES LIGERAS
 Aleaciones de aluminio: se utilizan para jaulas labradas, este
material proporciona una solución de bajo peso, cuando la alta
temperatura y las cargas requieren un diseño más resistente.
 Aleaciones de titanio: SKF ha desarrollado jaulas de
rodamientos a partir de este material, que proporciona
propiedades de bajo peso y alta resistencia a la temperatura,
elevada resistencia de los componentes en aplicaciones de alta
aceleración, en las que los elementos rodantes someten a la
jaula de rodamiento a elevadas cargas de impacto. En
aplicaciones de caja de cambios críticas.

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POLIMEROS
USADOS PARA LA FABRICACION DE JAULAS
 PA66: material estándar, se utiliza en diversas condiciones de
aplicación y rodamientos estándar.
 PA46: mayor rango de temperatura y tiempo de envejecimiento en
comparación con PA66.
 PEEK: para condiciones óptimas de rendimiento mecánico y
resistencia a altas temperaturas. Dependiendo de la aplicación, el
material se puede cargar con diferentes cantidades de materiales de
refuerzo (como carbón o fibra de vidrio, PTFE, grafito) para ajustar
características específicas, como resistencia, cambios de longitud del
eje, expansión térmica, fricción y temperatura de funcionamiento.

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Proceso de selección de rodamientos
 Al seleccionar rodamientos para
cualquier propósito, lo que se quiere, en
última instancia, es estar seguro de
alcanzar el nivel requerido de
rendimiento del equipo, y al menor
costo posible. La resistencia también es
muy importante porque puede que no
se conozcan con precisión las
condiciones en las que el equipo se
monta, funciona y se mantiene y, de
hecho, pueden variar con el tiempo.
 Existen factores clave que debe tener
en cuenta a la hora de reunir las
especificaciones del rodamiento para
una aplicación, por ejemplo:
 El lubricante y el método de suministro
 Los ajustes del eje y el soporte
 La clase de juego del rodamiento
 El material de la jaula y la orientación
 La estabilidad dimensional
 Los requisitos de precisión
 El sellado del rodamiento
 El método de montaje y el
mantenimiento

z Documentar
El primer paso en el proceso de selección de rodamientos es comprender y documentar:
 El rendimiento requerido
 Las condiciones de funcionamiento y los supuestos de ellas
La importancia relativa de estos factores de rendimiento puede influir en la naturaleza de los pasos que
se deben seguir en el proceso de selección de rodamientos y análisis de la aplicación.
Debe evaluar las condiciones de funcionamiento con todos los detalles posibles. Los parámetros de
funcionamiento más importantes son:
 La carga
 La velocidad
 La temperatura
 El lubricante y la limpieza del lubricante
 Generalmente, estos se pueden determinar a partir del análisis físico y mecánico de la aplicación, o
de la experiencia con aplicaciones similares. Asegúrese de que todos los supuestos realizados se
encuentren bien documentados.

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Tipo del rodamiento y disposición
 Cada tipo de rodamiento tiene propiedades características que lo hacen más o
menos adecuado para su uso en una determinada aplicación. La siguiente
tabla ofrece una descripción general de los principales tipos de rodamientos
(incluidas sus principales características y versiones de diseño) y su grado de
idoneidad para determinados aspectos de uso.

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Tamaño del rodamiento
 El tamaño de un rodamiento debe ser suficiente para asegurar que sea lo
suficientemente fuerte como para ofrecer la vida útil requerida/esperada en las
condiciones de funcionamiento definidas.
 El rendimiento de cada componente contribuye con el rendimiento y la vida útil del
rodamiento, o los determina.

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 Los dos criterios principales que pueden utilizarse para determinar el tamaño del
rodamiento adecuado son:
 Selección del tamaño basada en la vida nominal:
 Esta se basa en la vida útil requerida del rodamiento, teniendo en cuenta los posibles
efectos de la fatiga por contacto de rodadura, y requiere el cálculo de la vida nominal
básica L10, o la vida nominal SKF L10m, para el rodamiento.
 Selección del tamaño basada en la carga estática:
 Esta se basa en la carga estática que puede soportar el rodamiento, teniendo en
cuenta los posibles efectos de la deformación permanente, y requiere el cálculo del
factor de seguridad estática s0 para el rodamiento.

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 Los criterios de selección que debe usar dependen de las condiciones de
funcionamiento del rodamiento:
 Para aplicaciones en las que los rodamientos funcionan en condiciones de
funcionamiento típicas, es decir, velocidad normal, buenas condiciones de
lubricación y sin cargas elevadas o máximas, utilice Selección del tamaño basada
en la vida nominal.
 Para aplicaciones en las que los rodamientos funcionan a velocidades muy bajas
o que se utilizan en condiciones de muy mala lubricación, están fijos o en las que
se producen cargas máximas ocasionales, utilice Selección del tamaño basada en
la carga estática.

z Temperatura de funcionamiento del
rodamiento y flujo de calor
 La temperatura tiene una gran influencia en muchas características del
rendimiento de una aplicación. El flujo de calor hacia una aplicación, desde y
dentro de esta determina la temperatura de sus piezas.
 La temperatura de funcionamiento de un rodamiento es la temperatura estable que
alcanza cuando funciona y se encuentra en equilibrio térmico con sus elementos
circundantes.

z Temperatura de funcionamiento del
rodamiento y flujo de calor
 La temperatura de funcionamiento es el resultado de lo siguiente:
 El calor generado por el rodamiento, debido a la pérdida de potencia por fricción
combinada del rodamiento y el sello
 El calor de la aplicación transferido al rodamiento a través del eje, el soporte, la base y
demás elementos de su entorno
 El calor disipado desde el rodamiento a través del eje, el soporte, la base, el sistema de
refrigeración del lubricante (si se utiliza) y demás dispositivos de refrigeración
 La temperatura de funcionamiento del rodamiento depende tanto del diseño de la
aplicación como de la fricción generada por el rodamiento. Por lo tanto, el rodamiento,
las piezas adyacentes y la aplicación deben analizarse térmicamente en conjunto.

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Tamaño del rodamiento, temperatura de
funcionamiento y condiciones de
lubricación
 Para un tipo de rodamiento determinado, el tamaño del rodamiento, la temperatura de
funcionamiento y las condiciones de lubricación son interdependientes de la siguiente manera :El
tamaño del rodamiento se selecciona en función de las condiciones de carga, velocidad y
lubricación del rodamiento.
 La temperatura de funcionamiento es una función de las condiciones de carga, tamaño,
velocidad y lubricación del rodamiento.
 Las condiciones de lubricación dependen de la temperatura de funcionamiento, la viscosidad del
lubricante y la velocidad.
 Estas interdependencias se analizan mediante un enfoque iterativo, con el fin de lograr un diseño
óptimo para una disposición de rodamientos y seleccionar los componentes más apropiados
para esta.

Interfaces del rodamiento
El sistema de tolerancias ISO
Normalmente, los ajustes para rodamientos se especifican con
las clases de tolerancia estándares para agujeros y ejes, como
se describe en la norma ISO 286-2. Dado que los rodamientos se
fabrican normalmente con tolerancias ISO, la selección de la
clase de tolerancia para el asiento del rodamiento determina el
ajuste.
En la siguiente figura se ilustra la posición y el ancho de los
intervalos de tolerancia de las clases de tolerancia que se utilizan
más comúnmente en relación con las tolerancias del agujero y el
diámetro exterior del rodamiento.
Para poder aprovechar al máximo la capacidad de carga de un rodamiento, sus aros o arandelas deben quedar
completamente apoyados en toda su circunferencia y a lo largo del ancho total del camino de rodadura. Los
asientos de los rodamientos deben estar fabricados en función de las tolerancias geométricas y dimensionales
adecuadas y sus superficies no deben tener ranuras, orificios ni otros defectos.

Versión del rodamiento
Como parte del proceso de selección de rodamientos, una vez que se ha determinado el tipo de
rodamiento, el tamaño y el ajuste, deben considerarse factores adicionales para definir más la
versión final del rodamiento.
En esta sección, encontrará recomendaciones y
requisitos para la selección de lo siguiente:
•El juego interno o la precarga del rodamiento
•Las tolerancias del rodamiento
•La jaula adecuada (cuando corresponda)
•Sellos integrales (cuando corresponda)
•Opciones adicionales, como recubrimientos y otras
características para satisfacer cualquier
necesidad/requisito especial

Sellado, montaje y desmontaje
Esta sección es el último paso en el Proceso de selección de rodamientos
y abarca:
• Sellado externo: cómo seleccionar los sellos adecuados para aplicaciones de
rodamientos y los diferentes tipos de sellos disponibles
•Montaje y desmontaje: la preparación y orientación para el montaje y
desmontaje de rodamientos
•Inspección y monitoreo: diversos aspectos de la inspección y el monitoreo de
los rodamientos en funcionamiento con el fin de prevenir problemas, además
de una introducción a la resolución de problemas

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Lubricación de rodamientos
¿Por qué es importante?
La lubricación es muy importante, ya
que evita el 55% de las averías
prematuras de los rodamientos al
aplicar un film lubricante, también
llamado película de aceite, entre los
cuerpos rodantes y la pista de
rodadura.

•Disminución del desgaste y del gripado de los elementos
en contacto.
•Protección contra la corrosión.
•Estanqueidad a líquidos y a la polución exterior.
•Evacuación de las impurezas creadas por el movimiento
de las piezas.
•Obtención de ahorro de energía gracias a la disminución
de los rozamientos, lo que lleva a una bajada de potencia
consumida por la máquina.
•Mantenimiento del equilibrio térmico de la máquina
gracias a la evacuación de calorías en los montajes con
circulación de aceite.
Ventajas de la lubricación

Elección del lubricante
Las lubricaciones con aceite o con grasa tienen cada
una sus ventajas y sus inconvenientes.
La elección depende de las condiciones de uso de
sus rodamientos: carga, velocidad, temperatura,
humedad, presencia de agua, vibración.

PUNTOS FUERTES
• Buena penetración en el rodamiento
• Buena estabilidad físico-química
• Refrigeración
• Fácil control del lubricante: estado y nivel
PUNTOS DE VIGILANCIA
• Estanqueidad necesaria del montaje
• En caso de parada prolongada, mala protección
contra la oxidación y la humedad
• Retraso en el arranque, cuando previamente debe
arrancar una circulación autónoma de lubricante
Lubricación con aceite

PUNTOS FUERTES
• Limpieza del mecanismo
• Estanqueidad fácil de realizar
• Barrera de protección
• Simplicidad de los montajes
• Facilidad de manipulación
• Reducción o supresión del engrase
complementario
• Posibilidad de utilizar rodamientos engrasados
previamente
PUNTOS DE VIGILANCIA
• Coeficiente de rozamiento mayor que el del aceite
• Evacuación térmica más débil
• El cambio de lubricante (si es necesario) implica
desmontar el rodamiento y lavarlo
• No hay posibilidad de verificar el nivel de grasa, lo
que hace necesarios una retención fiable, o un
aporte periódico
Lubricación con grasa

Engrasadores automáticos mono punto
La gama de engrasadores automáticos mono punto garantiza una lubricación
continua, fiable, limpia y extremadamente precisa. Fácilmente integrable en
diferentes tipos de aplicaciones (industrias mecánicas y automóviles, acerías,
papeleras, etc.), los engrasadores automáticos mono punto permiten optimizar la
función de engrase, sin modificar sus instalaciones

Engrase automático multi-punto
Instalada en 4 etapas solamente (no se
requiere ninguna competencia técnica), la
multi-punto permite engrasar con toda
simplicidad de 1 a 35 puntos (según el modelo
escogido), hasta a una distancia de 20 metros.

Conclusión
Juan Andre Cruz Barrera: Los rodamientos son fundamentales en sistemas donde queremos
Minimizar la fricción de un eje, al igual que existen rodamientos de diferentes dirección ya que
Todo depende de donde se encuentren los ejes al igual de otros que necesiten aguantar cargas
O que estén sometidos a vibración y tengan que amortiguar el golpe.
De misma manera tenemos diferentes tipos de lubricación en los rodamientos, de aceite o grasa
Y diferentes tipos de dispositivos para engrasarlos los cuales lubrican un punto o todos los puntos
Al mismo tiempo.

Bibliografía
http://www.skf.com/mx/products/lubrication-solutions/lubricants/index.html
http://www.skf.com/mx/products/bearings-units-
housings/principles/bearing-selection-process/operating-temperature-
and-speed/index.html
https://www.youtube.com/watch?v=ZRBH4YHqC3Y
http://www.skf.com/mx/products/lubrication-
solutions/lubricants/lubricant-selection/index.html

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