Hace ya más de un siglo que utilizamos rodamientos de metal, una pieza clave de la ingeniería mecánica que sirve para reducir la fricción entre el eje y los elementos conectados a él. Estos fueron creados por el ingeniero sueco Sven Gustav Wingquist, que inspirado en los rodamientos de madera que se utilizaban en la fábrica textil donde trabajaba, desarrolló el primer rodamiento de metal. En 100 años la tecnología de los rodamientos ha hecho grandes avances y se han desarrollado en diferentes formas y materiales, más óptimos para las diversas aplicaciones.
Elegir el material adecuado para los rodamientos de bolas no siempre es fácil. En este artículo describimos las ventajas y desventajas de cada opción.
Rodamientos metálicos de bolas y sus limitaciones
Los rodamientos de bolas metálicas se utilizan principalmente en la mayoría de las aplicaciones de la ingeniería mecánica clásica. Son el número 1 en términos de volumen de ventas en todo el mundo y son adecuados para una amplia gama de diferentes aplicaciones de ingeniería mecánica. Sin embargo, siempre llegan a sus límites de aplicación cuando se imponen otros requisitos al rodamiento además de la capacidad de carga y la velocidad. Esto se aplica, por ejemplo, a diversos sectores como la industria alimentaria o la tecnología médica. Aquí son decisivas propiedades como la aptitud para el contacto con los alimentos o la idoneidad para el uso en salas limpias. Para ello, los fabricantes de plantas del sector alimentario suelen exigir una certificación alimentaria de acuerdo con la norma 10/2011 de la UE o la FDA (autoridad estadounidense: Food and Drug Administration).
El plástico y sus ventajas
La ventaja de los plásticos radica en la variedad de materiales. Esto significa que se pueden seleccionar diferentes polímeros base para las más diversas aplicaciones, que se adaptan con precisión a la aplicación en términos de sus propiedades. En los últimos años se han establecido polímeros de base como el POM (polioximetileno), el PP (polipropileno), el PEEK (politereftalato de etileno) y otros plásticos. Los rodamientos de bolas de plástico pueden ser adecuados para las siguientes industrias y aplicaciones:
- Industria alimentaria (ventaja del contacto con los alimentos)
- Tecnología médica (ventaja de la conformidad con la FDA)
- Industria química (ventaja de ser resistente a los productos químicos)
- Industria textil (sin adherencia de polvo y suciedad)
- Vacío / altas temperaturas (no hay destrucción del lubricante)
- Aplicaciones especiales como MRT (imágenes de resonancia magnética) o detectores de metales (ventaja sin metales)
Rodamientos de cerámica para temperaturas extremadamente altas
Para los plásticos y la cerámica, los medios acuosos actúan como lubricantes. Con un diseño adecuado, los coeficientes de fricción pueden estabilizarse a un nivel bajo de 0,1 o incluso menor. El desgaste es muy bajo, por lo que en general se logra una vida útil muy larga. En cuanto a la absorción de la carga, tanto los plásticos como la cerámica tienen desventajas en comparación con los metales. Los metales, en general, tienen una buena combinación de dureza y elasticidad. Los plásticos, por otro lado, son mucho más suaves y pueden deformarse más rápido (especialmente a altas temperaturas). La cerámica, aunque muy dura, también tiene la menor elasticidad y puede romperse rápidamente bajo cargas de impacto. Además, la disipación de calor de la cerámica y los plásticos es menor que la del metal. Por esta razón, también están limitados en cuanto a la velocidad máxima alcanzable.
♦ RESUMEN DE LA COMPARATIVA ♦
Rodamientos de bolas de metal:
- Necesita lubricación para que no se dañen las bolas
- Forma de bolas desigual → hay bolas de mayor y menor tamaño (pequeñas diferencias), esto provoca una distribución desigual de la carga
- Mayor elasticidad → ante una gran carga, las bolas se deforman, pero vuelven a su tamaño original cuando se quita la carga
- Es corrosivo (excepeto el acero inoxidable)
- Disipa mejor el calor que el plástico y la cerámica → permite alcanzar mayores velocidades
Rodamientos de bolas de cerámica:
- Coeficiente de fricción menor
- No necesita lubricación
- Todas las bolas son del mismo tamaño y con forma perfectamente redonda
- Menor elasticidad → Si se pone demasiada carga, la bola pierde su forma redondeada y no la recupera
- No corrosivos
- Se pueden dar micro-roturas en el aro exterior en altas cargas, por eso es importante usar material de alta calidad → Más caros
Rodamientos de bolas de plástico de igus:
- Coeficiente de fricción menor
- No necesita lubricación
- No se oxida
- Es resistente a químicos y a la humedad
- Ideal para entornos del sector alimentario (FDA)
- Puede trabajar en entornos con polvo y suciedad
- Su rango de temperatura general es de -100ºC y +150ºC → aunque existe una opción apta para trabajar a temperaturas superiores de +150ºC
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