Un cojinete montado combina un cojinete con una carcasa que se fija al bastidor de la máquina o a una estructura de soporte. Entre las configuraciones más habituales se incluyen las unidades tipo pedestal, con brida y tensoras. Según el diseño, el conjunto también puede incorporar retenes, componentes de fijación del eje y puntos de engrase.
La selección del cojinete montado adecuado exige mucho más que ajustar el diámetro del agujero al diámetro del eje. El conjunto completo debe cumplir los requisitos de carga, velocidad, posicionamiento axial, entorno, instalación y mantenimiento.
Esta guía explica cómo evaluar estos factores paso a paso, verificar los límites de los componentes seleccionados y preparar una especificación completa antes de realizar el pedido.
Requisitos operativos y condiciones de trabajo
Paso 1: Definir los requisitos de operación
Comience por documentar las condiciones de la aplicación. Estos datos constituyen la base para seleccionar el cojinete, la carcasa, los retenes, la lubricación y el sistema de fijación del eje.
Cargas: determine las cargas radiales y axiales que actúan en cada apoyo del cojinete. Incluya las fuerzas de correa o cadena, las cargas en voladizo, las cargas de choque y los cambios en la dirección de la carga. No suponga que dos apoyos comparten la carga por igual.
Velocidad y movimiento: registre la velocidad normal y la máxima, la frecuencia de arranque y parada, la aceleración, el funcionamiento en reversa y cualquier movimiento oscilante.
Ciclo de trabajo: especifique las horas de operación por día, si el funcionamiento es continuo o intermitente, y los periodos bajo distintas cargas y velocidades.
Temperatura: identifique la temperatura ambiente, la temperatura de funcionamiento prevista del cojinete y el calor transferido por los equipos cercanos.
Entorno: describa la exposición al polvo, al agua, al lavado a presión, a los productos químicos, a la humedad y a la corrosión.
Eje e instalación: registre las dimensiones del eje, el espacio disponible para el montaje, la separación entre apoyos y el acceso para la instalación y el mantenimiento.
Confiabilidad: defina la vida útil requerida, el tiempo de paro aceptable, el programa de inspección y la estrategia de mantenimiento.
Cuando los datos de operación sean inciertos, documente los supuestos e identifique qué condiciones requieren confirmación antes de la selección final.
Disposición del cojinete y tipo de cojinete montado
Una disposición de cojinetes debe soportar el eje radialmente y proporcionar la posición axial requerida.
En una disposición habitual de apoyo fijo y apoyo flotante, un soporte posiciona el eje axialmente y soporta las cargas axiales correspondientes. El otro soporte soporta la carga radial y permite el desplazamiento axial necesario por dilatación térmica o variaciones dimensionales.
El soporte fijo puede ubicarse en cualquiera de los extremos, según el diseño de la máquina. En el soporte flotante, el movimiento axial debe absorberse mediante un diseño de cojinete adecuado, una interfaz deslizante aprobada o una disposición de dilatación específicamente diseñada.
Compruebe el desplazamiento requerido frente al recorrido disponible. Restringir la dilatación térmica puede introducir cargas axiales no deseadas en el sistema de rodamientos.
En diseños de ejes que se apoyan en dos soportes de rodamiento, suelen emplearse las siguientes opciones de disposición:
Unidades de rodamientos de bolas y de rodillos (rodamientos montados)
Estas unidades se valoran por su diseño sencillo y su facilidad de uso:
Cada apoyo de rodamiento requiere solo unos pocos componentes. Por lo general, basta con una unidad de rodamiento y algunos pernos de montaje.
Se suministran prelubricadas y listas para su instalación inmediata.
La instalación sobre ejes lisos de calidad comercial es sencilla, mediante sistemas de fijación prácticos como los tornillos prisioneros.
Soportes con rodamientos
Estas soluciones ofrecen mayor adaptabilidad a requisitos concretos de desempeño y a distintos entornos de operación:
Hay disponibles múltiples tipos y tamaños de rodamientos.
Puede seleccionarse una amplia gama de diseños de sellado para el alojamiento.
Son compatibles tanto los sistemas de lubricación por grasa como por aceite.
Son compatibles tanto con ejes lisos de calidad comercial como con configuraciones de eje escalonado.
Unidades de rodamientos partidos
Las unidades de rodamientos totalmente partidos permiten montar el rodamiento y los componentes partidos asociados alrededor de un eje ya instalado. Pueden simplificar la sustitución cuando resulte difícil desmontar acoplamientos, elementos de transmisión o el propio eje.
No debe confundirse una unidad de rodamiento partido con un alojamiento partido que incorpora un rodamiento no partido. Un alojamiento partido facilita el acceso para inspección y mantenimiento, pero no hace que el rodamiento en sí pueda separarse alrededor del eje.
Confirme qué componentes son partidos y verifique los tipos de rodamiento disponibles, las capacidades de carga, las opciones de sellado y las configuraciones de fijación axial o no fijación axial del producto seleccionado.
Tipo de alojamiento
Un soporte tipo pedestal, un alojamiento con brida o un tensor pueden satisfacer los requisitos de su aplicación.
Apoyo fijo o flotante
Seleccione la configuración fija o flotante en función del recorrido axial requerido y del movimiento del eje. No debe asumirse que una unidad de rodamiento ofrece libertad axial solo porque admite desalineación angular.
En las unidades montadas con rodamientos a bolas, verifique si el diseño seleccionado incorpora capacidad de dilatación. En caso contrario, el desplazamiento axial requerido deberá absorberse en otro punto del conjunto.
Compensación de desalineación
Debe diferenciarse entre la desalineación inicial de montaje y la desalineación que varía durante el funcionamiento debido a la flexión del eje o a movimientos de la estructura.
Muchas unidades de rodamientos insertables a bolas pueden compensar la desalineación angular inicial mediante una superficie esférica de asiento del aro exterior. Sin embargo, ello no las hace automáticamente aptas para una desalineación dinámica continua.
Compruebe la desalineación admisible del conjunto completo, incluidos el rodamiento, la carcasa, los retenes y las tapas. Cuando la flexión del eje sea importante, seleccione una disposición de rodamientos específicamente adecuada para esa condición.
Tamaño de la unidad montada
Seleccione el diámetro interior y la configuración del rodamiento
Utilice el diámetro del eje para identificar los diámetros interiores candidatos y, a continuación, verifique si cada opción satisface los requisitos de la aplicación. El diámetro interior por sí solo no determina la capacidad de carga, la capacidad de velocidad ni la idoneidad para el entorno de trabajo.
En el caso de una unidad montada completa, compruebe conjuntamente el rodamiento insertable, las dimensiones de la carcasa, el sistema de bloqueo en el eje, los retenes y la interfaz de montaje.
Cuando el rodamiento y la carcasa se seleccionan por separado, confirme su compatibilidad dimensional y funcional. Las configuraciones habituales de chumacera partida pueden emplear rodamientos a bolas autoalineables, rodamientos de rodillos esféricos o rodamientos toroidales CARB. Otros diseños de carcasa pueden admitir distintos tipos de rodamiento.
Incorpore en la selección todos los elementos necesarios, como manguitos de fijación, anillos de posicionamiento, retenes, tapas finales y componentes de sujeción.
Verifique la vida nominal dinámica y la capacidad de carga estática
Para una carga y una velocidad constantes, la vida nominal básica en horas de servicio puede calcularse como:
L10h = [10^6 / (60 × n)] × (C / P)^p
donde:
L10h = vida nominal básica, en horas de servicio
C = capacidad dinámica básica de carga
P = carga dinámica equivalente del rodamiento
n = velocidad de rotación, en r/min
p = 3 para rodamientos de bolas o 10/3 para rodamientos de rodillos
Utilice unidades coherentes para C y P. Determine P mediante el método de cálculo y los factores de carga aplicables al rodamiento seleccionado; no necesariamente coincide con la carga radial.
La vida nominal básica corresponde a una vida a fatiga que, en condiciones de funcionamiento idénticas, se espera que alcance o supere el 90% de un grupo suficientemente grande de rodamientos aparentemente idénticos. No constituye una garantía de la vida útil de un rodamiento individual ni de la vida de servicio completa de la unidad montada.
Cuando la carga o la velocidad varían, utilice un cálculo de ciclo de trabajo adecuado. También deben evaluarse la lubricación, la contaminación, el montaje y demás condiciones de operación.
Verifique por separado la capacidad de carga estática mediante:
s0 = C0 / P0
donde s0 es el factor de seguridad estático, C0 es la capacidad de carga estática básica y P0 es la carga estática equivalente del rodamiento. Seleccione el factor de seguridad requerido siguiendo las recomendaciones del fabricante para las condiciones reales de operación.
Por último, verifique por separado la resistencia de la carcasa, los pernos de montaje y la capacidad de bloqueo del eje. Un cálculo satisfactorio de vida útil del rodamiento no confirma la capacidad de estos componentes.
Defina el objetivo de vida útil requerido
Defina la vida nominal requerida a partir del programa de operación de la máquina, los requisitos de confiabilidad, la estrategia de mantenimiento y las consecuencias de una falla.
Los rangos de vida publicados para categorías de máquinas pueden servir de apoyo en la selección preliminar, pero no deben sustituir los requisitos específicos de la aplicación. Indique si un objetivo citado se refiere a la vida a fatiga calculada del rodamiento, la vida de la grasa, el intervalo de mantenimiento o la vida útil esperada del equipo.
Verifique la velocidad de operación admisible
Compruebe la velocidad permisible del conjunto completo del rodamiento montado. El factor limitante puede ser el rodamiento, los sellos, el lubricante, la tolerancia del eje, el sistema de fijación o las condiciones térmicas.
Utilice los datos de producto correspondientes a la configuración real, y no solo la velocidad nominal del rodamiento. Confirme si el límite publicado requiere tolerancias específicas del eje, condiciones de carga o lubricación determinadas.
Para una operación sostenida cerca del límite permisible, revise con el proveedor la generación y la disipación de calor. Vuelva a comprobar la idoneidad de la velocidad cada vez que cambien el sello, el lubricante o el sistema de fijación.
Seleccione los requisitos de lubricación y relubricación
Seleccione el lubricante en función de la carga del rodamiento, la velocidad, la temperatura de operación, la contaminación y la compatibilidad con los sellos. La grasa se utiliza ampliamente en aplicaciones con rodamientos montados, aunque ciertas configuraciones de carcasa también pueden admitir lubricación por aceite.
Muchas unidades completas se suministran preengrasadas, pero el lubricante y la cantidad de llenado suministrados deben ser adecuados para la aplicación.
Identifique si el producto seleccionado admite relubricación o si está diseñado para operar sin relubricación. En el caso de unidades relubricables, confirme la especificación de la grasa, la cantidad, el intervalo, la vía de aporte y, cuando corresponda, la disposición para la evacuación del exceso de grasa.
Antes de cambiar la grasa, verifique su compatibilidad con el lubricante existente y siga las instrucciones de sustitución del proveedor. Evite la sobrelubricación, ya que puede elevar la temperatura de funcionamiento y afectar el desempeño de los retenes.
En el caso de la lubricación por aceite, verifique que la carcasa, los sellos, el nivel de aceite o el sistema de circulación, así como el control de fugas, sean adecuados para la disposición prevista.
Diseño de la carcasa
Tipo de alojamiento
El diseño más utilizado es la carcasa tipo chumacera o pedestal, que puede fijarse mediante dos o cuatro pernos de montaje. Unidades de rodamientos de bolas tipo chumacera también se ofrecen con orificios de montaje roscados para alojar los pernos de fijación.
Carcasas con brida están disponibles en varias configuraciones, entre ellas diseños redondos, ovalados, cuadrados y triangulares. En el caso de las unidades con rodamientos de bolas, también existe la opción de una brida tipo soporte con tres pernos.
Otra categoría común son las carcasas tensables. Por lo general, se instalan en bastidores tensores y sus diseños varían según la disposición del tornillo de ajuste.
Material de la carcasa y protección contra la corrosión
Seleccione el material de la carcasa de acuerdo con la carga, los impactos, la temperatura, la exposición a la corrosión y los requisitos de limpieza.
El hierro fundido gris es habitual en aplicaciones industriales generales. Según la gama de productos y las condiciones de servicio, entre las alternativas pueden incluirse hierro nodular, acero fundido, chapa de acero estampada, acero inoxidable o materiales compuestos.
Verifique la protección anticorrosiva especificada para el producto real. Una carcasa pintada o recubierta no debe considerarse automáticamente apta para lavado, exposición a productos químicos o servicio en exteriores.
Cite un sistema de recubrimiento o una clasificación de corrosión únicamente cuando esté documentado para la carcasa seleccionada. Evalúe también el inserto del rodamiento, los elementos de bloqueo, la tornillería, los sellos y las tapas, ya que la protección de la carcasa por sí sola no define la resistencia a la corrosión de la unidad completa.
Resistencia de la carcasa y superficie de montaje
Verifique la carga admisible de la carcasa para la dirección de carga real y la orientación de montaje. No debe asumirse que la capacidad de carga dinámica del rodamiento represente la carga admisible del conjunto montado completo.
Revise la carcasa, los pernos de montaje, las uniones roscadas, la estructura de soporte y, cuando corresponda, los pernos de la tapa de carcasa partida. Utilice los grados de perno y los pares de apriete especificados.
La superficie de montaje debe cumplir los requisitos del producto en cuanto a planitud, rigidez y acabado superficial. Un apoyo irregular o flexible puede deformar la carcasa al apretar los pernos y afectar la alineación del rodamiento y la distribución de la carga.
Corrija los problemas de cimentación y alineación antes de la puesta en servicio. No confíe en el apriete de los pernos para forzar una carcasa deformada o una estructura de soporte a su posición correcta.
Método de bloqueo del eje
Los rodamientos montados o los rodamientos alojados en una carcasa pueden fijarse al eje de distintas formas. Existen varias opciones de bloqueo. Como mínimo, al seleccionar una de ellas deben considerarse los siguientes criterios.
Diseño del eje
Los ejes lisos son una opción rentable y pueden fabricarse con ejes comerciales con tolerancias h9 o mejores. Todos los rodamientos montados y carcasas son compatibles con ejes lisos.
Los ejes escalonados requieren mecanizado, pero ofrecen una posición del eje más precisa y una mayor capacidad de carga axial.
El método habitual para fijar rodamientos en ejes escalonados utiliza un asiento cilíndrico para el rodamiento. Entre el eje y el aro interior del rodamiento se establece un ajuste de interferencia. A continuación, se emplea una tuerca de fijación para asegurar axialmente el rodamiento.
Montaje sencillo
La instalación de los rodamientos resulta más sencilla cuando existe una pequeña holgura entre el eje y el aro interior del rodamiento.
Las opciones de bloqueo que aprovechan esta holgura incluyen los tornillos prisioneros en unidades de rodamientos de bolas y los tornillos prisioneros en un anillo de fijación para unidades de rodamientos de rodillos. Otra opción es el anillo de fijación excéntrico, disponible para unidades de rodamientos de bolas.
Sin embargo, esta pequeña holgura puede generar una ligera desalineación entre los ejes del eje y del aro interior. Esta desalineación puede reducir la velocidad máxima del rodamiento montado o provocar vibraciones.
Además, para soportar la carga aplicada con esta configuración puede ser necesario recurrir a tolerancias más estrictas en el eje.
Velocidad y vibración
Para maximizar el rendimiento en velocidad de un rodamiento montado y minimizar la vibración, debe seleccionarse un método de fijación concéntrico.
De este modo, se garantiza la alineación de los ejes del eje y del aro interior del rodamiento.
El bloqueo concéntrico puede lograrse mediante un manguito cónico entre el eje y el rodamiento. Esta solución está disponible para unidades con rodamientos de bolas o para soportes con rodamientos.
Como alternativa, puede utilizarse la tecnología de fijación SKF ConCentra, disponible tanto para unidades con rodamientos de bolas como para unidades con rodamientos de rodillos. Una tercera opción es un asiento cilíndrico para el rodamiento, adecuado para soportes con rodamientos o para unidades de rodamientos partidos.
Carga axial máxima del mecanismo de fijación
La carga axial admisible puede variar en función del método de fijación utilizado.
Sellado
Un sellado eficaz puede prolongar considerablemente la vida útil de un rodamiento. Lo logra al retener el lubricante e impedir la entrada de contaminantes. Las unidades con rodamientos de bolas y de rodillos se suministran equipadas con juntas de estanqueidad.
En las ubicaciones de extremo de eje, se recomienda utilizar una tapa final para mejorar el sellado. Las tapas finales también protegen el extremo expuesto del eje y contribuyen a prevenir accidentes.
Al seleccionar una solución de rodamiento montado, conviene tener en cuenta las diferencias de sellado entre los distintos tipos de producto:
Unidades con rodamientos de bolas
La junta de estanqueidad es un componente integral del rodamiento dentro de la unidad. Se ofrecen varios tipos de sellos de contacto. Los más habituales en aplicaciones industriales son los sellos estándar y los sellos estándar con deflectores adicionales. Entre otras opciones figuran los diseños multisello y los sellos de 5 labios.
Unidades con rodamientos de rodillos
El sello está integrado en la unidad como un componente esencial. Entre las opciones habituales figuran el sello de labio, el sello de laberinto o el retén radial de eje.
Soportes con rodamientos
Los soportes incorporan ranuras para sellos que permiten alojar distintos tipos de juntas de estanqueidad.
Algunos sellos exigen requisitos específicos en la superficie de sellado del eje; por ello, asegúrese de cumplirlos o considere el uso de camisas de desgaste.
Al seleccionar un sello, es importante evaluar su eficacia de sellado. También debe considerarse su influencia en la velocidad admisible y en la desalineación del eje.
Unidades de rodamientos partidos
Las unidades de rodamientos partidos incorporan ranuras en el soporte que permiten instalar sellos. La gama estándar incluye sellos de fieltro, sellos de labio, sellos de laberinto y retenes radiales de eje.
Consideraciones sobre montaje, mantenimiento y desmontaje
Al diseñar su equipo, tenga en cuenta cómo el mantenimiento podría afectar a sus requisitos. Considere también el posible impacto de los procesos de instalación y retirada.
Puede ser necesario desmontar el equipo para sustituir componentes durante su vida útil. Esta necesidad no se limita al final de su servicio.
Montaje
El proceso de montaje establece determinadas restricciones, entre ellas el espacio disponible, la secuencia de instalación y la posible necesidad de equipos de elevación. Asegúrese de que estas condiciones sean compatibles con los requisitos de su solución con unidades de rodamientos montadas. Los aspectos clave incluyen:
¿Qué herramientas se necesitan y es posible acceder a las zonas donde deben utilizarse?
¿Es necesario un dispositivo de elevación?
¿Se requieren pasos de lubricación y, en caso afirmativo, cuándo y cómo deben aplicarse?
¿Qué medidas de protección son necesarias para evitar la contaminación durante la instalación?
Verificaciones posteriores a la instalación
Antes de poner en marcha la máquina, verifique la alineación, el apriete de los elementos de fijación, el bloqueo del eje, la lubricación, la instalación de los sellos y la libertad de movimiento axial requerida.
Realice una prueba de funcionamiento controlada conforme a las instrucciones del equipo y del proveedor de rodamientos. Supervise la temperatura, la vibración, el ruido y las fugas, y establezca valores de referencia para futuras inspecciones.
Investigue cualquier condición anómala antes de devolver el equipo al servicio normal.
Mantenimiento
Entre las consideraciones habituales de mantenimiento se incluyen:
Relubricación: si se requiere relubricación, asegúrese de que el producto disponga de engrasador. El uso de lubricadores automáticos puede ayudar a simplificar las tareas de mantenimiento.
Monitoreo de condición: supervisar el estado de la maquinaria durante el funcionamiento puede aportar ventajas. Las unidades de rodamientos montadas y sus soportes pueden equiparse con sensores para facilitar esta tarea.
Desmontaje y eliminación
Los mismos factores que deben tenerse en cuenta durante el montaje también aplican al desmontaje. El proceso de eliminación suele ser el mismo para todos los productos con rodamientos montados. Implica componentes metálicos, piezas de caucho y lubricantes. Todos ellos deben eliminarse conforme a la normativa medioambiental aplicable.
Lista de verificación final para la selección de rodamientos montados
Antes de realizar el pedido, registre y verifique:
Designación de la unidad de rodamiento, diámetro interior y configuración del soporte
Dimensiones del eje, tolerancias e interfaz de montaje
Cargas radiales y axiales en cada apoyo, incluidas las cargas máximas
Rango de velocidad de operación y ciclo de trabajo
Vida nominal requerida y factor de seguridad estático
Funciones de fijación y apoyo libre, incluido el desplazamiento axial disponible
Desalineación admisible del conjunto completo
Método de bloqueo del eje, capacidad de retención axial y par de montaje
Configuración de los sellos y adecuación al entorno de servicio
Especificación del lubricante y requisitos de relubricación
Límites de carga de la carcasa, elementos de fijación y requisitos de la superficie de apoyo
Acceso para instalación, inspección y reemplazo
Confirme que todas las verificaciones corresponden a la misma configuración final. Los cambios en los sellos, los componentes de fijación, la lubricación o las condiciones de montaje pueden exigir que parte de la selección se revise nuevamente.
Conclusión
La selección de un conjunto montado requiere verificar el conjunto completo: el rodamiento, la carcasa, la unión al eje, los sellos, la lubricación y la estructura de montaje. La coincidencia del diámetro interior es solo el punto de partida.
Un proceso de selección documentado ayuda a identificar los límites de capacidad, absorber el movimiento del eje y definir requisitos prácticos de instalación y mantenimiento.
Para una consulta sobre un conjunto montado, proporcione LILY Bearing junto con las dimensiones de su eje, las cargas de apoyo, el rango de velocidad, el entorno de operación, la vida útil requerida y las restricciones de instalación. Incluya planos y detalles de la disposición de fijación y apoyo libre, si están disponibles, para que la configuración propuesta pueda evaluarse frente a su aplicación.
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