Autor: Shadi Lara Rojas
Definimos un cojinete como un elemento que ha de permitir el movimiento relativo entre una parte fija y una parte móvil, ya sea en rotación, desplazamiento lineal, oscilante o mixto.
Siguiendo este principio de utilización, en el ámbito industrial podemos encontrar distintos tipos de cojinete: rodamientos, cojinetes axiales, cojinetes lineales, arandelas, rótulas, etc.
Tipos de cojinetes: clasificación
Podemos clasificarlos de 2 maneras: según la dirección del esfuerzo o según la tecnología constructiva del cojinete. Cada tipo de cojinete nos aportará ventajas e inconvenientes que debemos conocer para poder seleccionar el cojinete más adecuado en el diseño de la maquinaria en cada momento.
Clasificación de cojinetes según la dirección del esfuerzo
| Dirección del esfuerzo | Funcionalidad |
|---|---|
| Movimiento rotacional | Un eje gira dentro de una parte fija o la parte exterior gira entorno al eje |
| Movimiento radial | La carga es perpendicular al eje de giro |
| Movimiento axial | La carga es sobre el eje de giro |
| Movimiento lineal | Desplazamiento de un carro sobre un eje o rail. Carga perpendicular al eje |
| Oscilación y compensación de desalineación | Pivotación de un eje en torno a un punto fijo o rotación de un eje respecto a un plano que no es perpendicular al eje de rotación |
Clasificación de cojinetes según la tecnología constructiva
| Tecnología Constructiva | Principal ventaja | Principal inconveniente |
|---|---|---|
| Rodamientos | Máxima reducción de la fricción | Requiere lubricación |
| …de bolas | Factor PxV elevado | Muy sensible a suciedad y químicos |
| …de agujas | Compacto, admite oscilación axial | Muy sensible a impactos |
| Casquillos de fricción | No requiere mantenimiento | Rango de aplicación limitado |
| …de metal | Muy alta velocidad de rotación | Corrosión y mal rendimiento lineal |
| …de polímero | Trabajo en ambientes difíciles | Mal rendimiento a altas rotaciones |
| …de metal con teflón | Buen coeficiente de fricción | Baja capacidad de carga, alto desgaste |
Tipos de cojinetes: ventajas y desventajas
Las tablas anteriores nos muestran una rápida clasificación de los tipos de cojinetes con la principal función y las ventajas y desventaja de cada uno de ellos. Según este punto de partida, podremos establecer unos criterios previstos para poder definir en qué campos de aplicación cada cojinete será más eficaz según su tecnología constructiva.
No obstante, para la selección del tipo de solución, siempre se deben tener en cuenta y evaluar diversos factores. Además de la velocidad de giro y de desplazamiento, en muchas ocasiones se deben respetar también influencias como la temperatura, la lubricación, las vibraciones, el movimiento, el mantenimiento, etc.
Los elementos con rodamiento resuelven aplicaciones:
- con elevados valores del factor PxV (altas cargas a altas velocidades),
- aplicaciones para muy altas velocidades
- movimientos de carga dinámica a partir de 500kg
- aplicaciones con necesidades de precisión muy estrechas1
1Pueden asegurar precisiones de posicionamiento con tolerancias de centésimas o incluso milésimas de milímetro -según algunos fabricantes
El coeficiente de fricción de estos elementos en condiciones óptimas es muy reducido y permite desplazar o girar grandes cargas con un esfuerzo mínimo. Por el contrario, necesitan de una lubricación externa constante, un mantenimiento cuidadoso y un control de las condiciones ambiente adecuado. Hay que tener en cuenta que la falta de lubricación hará que las bolas interiores aumenten el coeficiente de fricción y dejan de rodar. También la suciedad se colocará entre ellas bloqueándolas, por lo que el coeficiente de fricción aumenta exponencialmente. La presencia de productos químicos agresivos que se utilizan en determinadas industrias eliminan la grasa de los rodamientos y provocan corrosión en los metales empleados, por tanto también será un factor a tener en cuenta.
En el caso de los sistemas de fricción la influencia de la suciedad es mucho menor. No tienen partes móviles en el interior y son sistemas autolubricados. La necesidad de mantenimiento se reduce a su sustitución al final de su vida útil y el coste de adquisición y mantenimiento es más bajo que con los sistemas de rodamiento. Por contra el coeficiente de fricción es más elevado y las tolerancias son más amplias.
Dentro de los diferentes tipos de casquillos metálicos sinterizados existentes, principalmente en bronce, que tienen un funcionamiento a rotación muy bueno ya que resisten grandes velocidades de rotación. Por el contrario, su rendimiento en el trabajo lineal es muy inferior y según la química presente en la aplicación sufren problemas de corrosión.
Las piezas teflonadas tienen uno de los coeficientes de fricción más bajos en comparación con todos los sistemas de fricción, pero la superficie interior es muy dura y tiene problemas de desgaste muy rápido. También hay que tener en cuenta que tienen carcasa metálica, que puede provocar corrosión.
Conclusión
Finalmente, los plásticos autolubricados ofrecen un abanico de materiales que trabajan en seco, no sufren corrosión y pueden trabajar frente a químicos agresivos, suciedad, condiciones atmosféricas o en máquinas con necesidades de limpiezas agresivas. También permiten trabajar a partir de material en bruto, en forma de barra o lámina y mecanizar piezas a medida. Por el contrario, el factor PxV que puede soportar un polímero es limitado y las tolerancias son más amplias. Dentro de este grupo se encuentran los productos de fricción de igus.
