El documento describe los diferentes tipos de cojinetes, incluyendo cojinetes de fricción, de rodadura y de contacto deslizante o rodante. Explica que los cojinetes de fricción permiten el movimiento relativo entre piezas soportando cargas, y cubre temas como clasificaciones, partes, lubricación, materiales y ecuaciones para el análisis de cojinetes de fricción.

1. 2
COJINETE
Soportan una carga y al mismo
tiempo permiten el movimiento
relativo entre dos elementos de una
máquina.
Se clasifican
COJINETE DE
CONTACTO DESLIZANTE
COJINETE DE
CONTACTO RODANTE
COJINETE DE FRICCIÓN RODAMIENTO

2. Los cojinetes de fricción son elementos de máquinas que se emplean para
guiar árboles y ejes, permitiendo que giren las piezas libremente soportando
las cargas que actúan sobre éstos.
Cojinetes de Fricción

3. 4
COJINETE DE FRICCIÓN
Ventajas
Desventajas
Trabajo silencioso
Pueden construirse
en dos partes
Facilitando
montaje
Facilitando
desmontaje
Radial de
componentes
Algunos tipos, no son indicados para
elevado número de revoluciones, a
no ser que la carga que gravita
sobre ellos sea mínima.

4. 5
TIPOS DE COJINETES DE FRICCIÓN
Los cojinetes de fricción se los clasifica en función del trabajo que se va a realizar. Los mas
utilizados son:
Cilíndricos fijos
Se compone de una sola pieza de revolución, denominada casquillo. Se emplea cuando el
cojinete no está sometido a grandes desgastes.

5. 6
Cilíndricos partidos
El cojinete está constituido por dos mitades cuya superficie común de contacto coincide
con un plano diametral para facilitar el montaje aún en el caso de gorrones intermedios.
Permite el montaje de ejes y árboles con el resto de órganos montados sobre ellos debido a
su aplicación de las dos mitades.
Ajustables
Se emplea en aquellos montajes que tengan que garantizar un juego entre el árbol y el
cojinete.

6. PARTES DE UN COJINETE DE SUPERFICIE PLANA

7. APLICACIONES DE LOS COJINETES DE SUPERFICIE
PLANA
Aunque se sabe que existen perdidas asociadas por el rozamiento, la
aplicación de estos elementos de maquina es amplio:
– En montajes con dimensiones diametrales muy pequeñas.
– En apoyos de árboles acodados, ej. los cigüeñales
– Para trabajar en medios agresivos, por ejemplo el agua salada.
– En máquinas con vibraciones, fuertes sacudidas o golpes, como las
prensas
– Para guiar árboles con elevada precisión.
– En árboles extra pesados, donde colocar un rodamiento sería caro, ya
que debe fabricarse a pedido.

8. 9
CLASIFICACIÓN DE
COJINETES DE FRICCIÓN
En función de 2
criterios principales
Según la dirección
que soportan las
cargas
Según las
condiciones de
lubricación
Radiales
Axiales
Radio - Axiales
Hidrodinámica
Hidrostática
Límite

9. Elementos fundamentales para el
funcionamiento de cojinetes de fricción
LUBRICACIÓN MATERIALES
Disminuye las pérdidas por
rozamiento entre cojinete y eje.
Los materiales para cojinetes deben
ser seleccionados atendiendo a las
condiciones de trabajo
Disipa el calor que se produce durante
el funcionamiento del sistema.
Disminuye el desgaste de las
superficies entre cojinete y eje.
Traslada los productos debido al
desgaste
Protege al sistema contra la
corrosión.
El material del cojinete debe ser
mas blando que el material del eje
para no rayarlo.

10. 11
Los fluidos que exhiben esta característica se conocen como fluidos newtonianos. La unidad
de la viscosidad en el sistema inglés es libra-fuerza-segundo por pulgada cuadrada; esto es
equivalente al esfuerzo o presión multiplicada por el tiempo.
la viscosidad cinemática, también llamada viscosidad Saybolt universal en segundos, está
dada por
donde Zk está en centistokes (cSt) y t es el número de segundos Saybolt.
VISCOSIDAD
Viscocidad absoluta

11. 12
En la figura siguiente de muestra la viscosidad absoluta de varios fluidos

12. 13
Ecuación de Petroff
El fenómeno de la fricción en cojinetes lo explicó primero Petroff mediante el supuesto de
que el árbol es concéntrico.
Ahora se considera un árbol vertical que gira en un cojinete guía. Se supone que el cojinete
soporta una carga muy pequeña, que el espacio de holgura se encuentra por completo
lleno de aceite y que las fugas son despreciables

13. 14
El coeficiente de fricción, tambien llamado ecuación de Petroff , expresa la oposición al
deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto
Donde, El radio del árbol se denota por r, la holgura radial por c, la
presión P, las revoluciones N en rps.
El número característico del cojinete o número de Sommerfeld se define por la ecuación
El número de Sommerfeld es muy importante en el análisis de la lubricación, porque
contiene muchos parámetros especificados por el diseñador. Además, es adimensional.
La cantidad r/c se conoce como relación de holgura radial.

14. 15
LUBRICACIÓN ESTABLE e INESTABLE
La gráfica resulta importante porque define la estabilidad de la lubricación y ayuda a
comprender la lubricación hidrodinámica y límite, o de película delgada.
El modelo de Petroff supone que en la lubricación de película gruesa no hay contacto entre
metal y metal, con las superficies completamente separadas por medio de una película de
lubricante.

15. 16
Una restricción de diseño para conservar la lubricación de película gruesa es asegurar que
Donde μN/P : reyn × rps/psi

16. 17
Lubricación de película gruesa

17. 18
Nomenclatura de una chumacera parcial
La dimensión c, que es la holgura radial, es la diferencia entre los radios del buje y el muñón. El
centro del muñón está en O y el del cojinete en O. La distancia entre estos centros representa la
excentricidad, que se denota por e. El espesor mínimo de la película se designa por h0 y se
encuentra en la línea de los centros. El espesor de la película en cualquier otro punto se
designa por h. También se define una relación de excentricidad como

18. 19
Teoría hidrodinámica
La figura se presenta un dibujo esquemático de la chumacera que Tower investigó. Es un
cojinete parcial con un diámetro de 4 pulg, una longitud de 6 pulg, un arco de cubrimiento
del cojinete de 157° y con lubricación de tipo baño, como se ilustra.
ecuación de Reynolds para flujo unidimensional.
la distribución de la velocidad del lubricante en la película como una función de la
coordenada

19. 20
Consideraciones de diseño
Se puede distinguir entre grupos de variables en el diseño de cojinetes deslizantes. En el
primer grupo se encuentran aquellas cuyos valores se dan o están bajo el control del
diseñador. Éstas son:
1 La viscosidad μ
2 La carga por unidad de área proyectada de cojinete, P
3 La velocidad N
4 Las dimensiones del cojinete r, c, β y l
En el segundo grupo se encuentran las variables dependientes. El diseñador no puede
controlarlas excepto de manera indirecta al cambiar una o más del primer grupo. Éstas son:
1 El coeficiente de fricción f
2 El incremento de la temperatura ΔT
3 El flujo de aceite Q
4 El espesor mínimo de la película h0

20. 21
Velocidad angular significativa
Se tiene que la velocidad angular N, que resulta significativa para el desempeño del
cojinete de película hidrodinámica se determina por
Donde: Nj = velocidad angular del muñón, rps
Nb = velocidad angular del cojinete, rps
Nf = velocidad angular del vector de carga, rps

21. 22
Determinacion de N, para diferentes casos
Caso de cojinete común El vector de carga
se mueve a la
misma velocidad
que el muñón
El vector de carga se
mueve a la mitad de la
velocidad a la que se
mueve el muñón.
El vector de carga es
estacionario, la
capacidad se reduce a
la mitad.
Nj = velocidad angular del muñón
Nb = velocidad angular del cojinete
Nf = velocidad angular del vector de carga
Nj = velocidad angular del muñón
Nb = velocidad angular del cojinete
Nf = velocidad angular del vector de carga
Nj = velocidad angular del muñón
Nb = velocidad angular del cojinete
Nf = velocidad angular del vector de carga
Nj = velocidad angular del muñón
Nb = velocidad angular del cojinete
Nf = velocidad angular del vector de carga

22. 23
Gráficas de viscosidad
Uno de los supuestos más importantes del análisis de Raimondi y Boyd consiste en que la
viscosidad del lubricante es constante a medida que pasa por el cojinete.
Pero, puesto que se realiza trabajo sobre el lubricante durante este flujo, la temperatura del
aceite es mayor cuando sale de la zona de carga que la que tenía cuando entró.
Parte del lubricante que entra al cojinete emerge como flujo lateral y transporta cierta
cantidad de calor. El resto fluye a través de la zona de carga del cojinete y transporta el
remanente del calor generado. Al determinar la viscosidad que se utiliza, se empleará
una temperatura igual al promedio de las temperaturas de entrada y salida
donde : T1 es la temperatura de entrada.
ΔT es el aumento de la temperatura del lubricante desde la entrada hasta la salida.
Tprom es la viscosidad que se utiliza en el análisis
La viscosidad varía de una manera no lineal, en forma notable, con la temperatura.

23. 24
Gráfica viscosidad-temperatura

24. 25
Para ilustrar lo anterior, suponga que se ha decidido usar aceite SAE 30 en una aplicación en
la cual la temperatura de entrada del aceite es T1 = 180°F. Se inicia suponiendo que el
aumento de la temperatura será ΔT = 30°F.
Tprom
De la figura 12-12 se deduce la recta SAE 30 y se encuentra que μ = 1.40 μreyn a 195°F.

25. 26
Gráfica de la viscosidad de aceites multigrado.

26. 27
Ajustes de curvas de aproximaciones de las funciones de viscosidad contra
funciones de temperatura de aceite SAE grados 10 a 60.

27. 28
Diagrama polar de la distribución de la presión de la película; se muestra la notación
usada. (Raimondi y Boyd.)
•c, que es la holgura radial
•centro del muñón está en O y el del cojinete en O.
•La distancia entre estos centros representa la
excentricidad, que se denota por e.
•El espesor mínimo de la película se designa por h0
•Posición terminal de la película de lubricante
•Posición de la presión máxima de la película

28. 29
ESPESOR MÍNIMO DE PELÍCULA
En la figura siguiente, la variable de espesor mínimo de película h0/c y la relación de
excentricidad = e/c se grafican contra el número de Sommerfeld S con diferentes
relaciones de l/d.

29. 30
La correspondiente posición angular del espesor mínimo de película se encuentra mediante:
Cuando el muñón está centrado en el buje, e = 0 y h0 = c, lo cual corresponde a una carga
muy ligera (cero).

30. 31
COEFICIENTE DE FRICCIÓN
La gráfica de fricción, figura 12-18, tiene la variable de fricción (r/c)f graficada contra el
número de Sommerfeld S con diferentes relaciones de l/d.

31. 32
FLUJO DEL LUBRICANTE
Se utilizan las figuras siguientes para determinar el flujo del lubricante, así como el flujo
lateral.
Gráfica de la variable de flujo.

32. 33
Gráfica para determinar la relación del flujo lateral respecto del flujo total.

33. 34
PRESIÓN EN LA PELÍCULA
La presión máxima que se desarrolla en la película se calcula determinando la relación de
presión P/pmáx a partir de la figura siguiente.

34. 35
A continuación se presenta la Gráfica para determinar la posición terminal de la película de
lubricante y la posición de la presión máxima de la película

35. 36
AUMENTO DE LA TEMPERATURA DEL LUBRICANTE
La temperatura del lubricante aumenta hasta que la velocidad a la cual se realiza trabajo
por el muñón sobre la película a través del corte del fluido es igual que la velocidad a la cual
el calor se transfiere a los alrededores de tamaño mayor.
En la siguiente figura, se tiene una representación esquemática de una chumacera con un
colector externo con enfriamiento; el lubricante realiza una pasada antes de retornar al
colector.

36. 37
Donde: ΔTF es el incremento de la temperatura en °F
Ppsi es la presión en el cojinete dada en psi.

37. 38

38. 39
Condiciones de estado estable en cojinetes autocontenidos
El caso en el cual el lubricante desaloja todo el incremento de entalpía del par muñón-buje
ya se analizó. Ahora se examinan los cojinetes en los cuales el lubricante tibio permanece
dentro de su alojamiento. Dichos cojinetes se llaman autocontenidos, porque el colector de
lubricante se encuentra dentro del alojamiento del cojinete y el lubricante se enfría en él.
El calor disipado por el alojamiento del cojinete se calcula mediante la ecuación
se considera como una constante. Algunos valores representativos son