Los principales tipos de rodamientos mecánicos son los rodamientos de bolas, los rodamientos de rodillos y los cojinetes lisos. Entre los diseños de elementos rodantes más comunes se incluyen los rodamientos rígidos de bolas, los rodamientos de contacto angular, los rodamientos autoalineables y los rodamientos axiales de bolas, además de los rodamientos de rodillos cilíndricos, cónicos, esféricos y de agujas. Cada diseño admite una combinación distinta de carga, velocidad y requisitos de alineación.
Denominaciones como rodamiento lineal, corona de orientación, seguidor de leva y rodamiento montado describen el movimiento, la aplicación o la forma de montaje. Estas categorías se solapan: un soporte de pie puede alojar un rodamiento de bolas, mientras que una corona de orientación puede incorporar bolas o rodillos. No existe un número único y fijo de tipos de rodamientos salvo que se defina previamente el método de clasificación.
¿Cómo se clasifican los rodamientos?
Un rodamiento soporta y guía el movimiento relativo entre las partes de una máquina al mismo tiempo que transmite la carga. El criterio debe comenzar por la forma en que se sustenta ese movimiento y, a continuación, concretarse según la dirección de la carga y la configuración constructiva.
Los rodamientos de elementos rodantes utilizan bolas o rodillos entre las pistas de rodadura. Los rodamientos de bolas suelen ser el punto de partida cuando se busca una rotación con baja fricción; los rodamientos de rodillos suelen ofrecer una mayor capacidad de carga dentro de un espacio exterior comparable. El rendimiento real depende del diseño específico.
Los cojinetes lisos admiten movimiento de deslizamiento entre superficies. Entre ellos se incluyen los casquillos, las arandelas de empuje y los cojinetes esféricos lisos. Algunos requieren suministro externo de lubricante; otros utilizan un material autolubricante.
Los cojinetes de película fluida sostienen el movimiento sobre una película de aceite o gas. Los cojinetes magnéticos utilizan fuerzas magnéticas. Se trata de soluciones especializadas, no de variantes adicionales de los rodamientos de bolas o de rodillos.
En los ejes giratorios, la carga radial actúa perpendicularmente al eje; la carga axial o de empuje actúa a lo largo de él. Un momento de vuelco tiende a inclinar el conjunto. Consulte la guía de carga radial frente a axial para ver ejemplos de dirección de carga.
Comparativa de tipos de rodamientos: cargas, aplicaciones y limitaciones
Utilice esta tabla para acotar el diseño más adecuado y, a continuación, verifique los datos específicos del producto. No se trata de una tabla de capacidad de carga ni de velocidad nominal. La capacidad axial depende del rodamiento concreto y de su disposición de montaje.
Tipos de rodamientos de bolas
Rodamientos de bolas utilizan elementos rodantes esféricos. Sus pequeñas zonas de contacto pueden ofrecer baja fricción, pero la velocidad de servicio y la capacidad de carga siguen dependiendo del tamaño, la geometría interna, la jaula, los sellos y la lubricación. Los cuatro diseños siguientes se diferencian principalmente por la geometría de las pistas de rodadura y la dirección de la carga.
Rodamientos rígidos de bolas
Rodamientos rígidos de bolas soportan cargas radiales y cargas axiales en ambos sentidos. Se utilizan ampliamente en motores eléctricos, ventiladores, electrodomésticos y maquinaria general, donde son importantes la baja fricción y una construcción compacta.
No debe considerarse que su capacidad axial sea equivalente a su capacidad radial. Verifique la carga axial admisible, la holgura interna y la velocidad de servicio del rodamiento exacto. Asimismo, requieren una correcta alineación del eje y del alojamiento.
Rodamientos de bolas de contacto angular
Rodamientos de bolas de contacto angular Utilizan un ángulo de contacto para soportar cargas combinadas radiales y axiales. Un rodamiento de una hilera normalmente soporta carga axial en un solo sentido. Los montajes en oposición o los diseños adecuados de doble hilera pueden soportar cargas axiales en ambos sentidos.
Un ángulo de contacto mayor suele favorecer la capacidad axial, mientras que los ángulos menores se emplean a menudo en diseños de alta velocidad. La disposición del rodamiento y la precarga influyen en la rigidez, la generación de calor y la vida útil; estos parámetros deben definirse mediante el cálculo de la aplicación, no por una regla genérica.
Rodamientos de bolas autoalineables
Rodamientos de bolas autoalineables Tienen dos hileras de bolas y una pista esférica común en el aro exterior. Esta geometría admite un ángulo limitado entre los aros interior y exterior. Se destinan principalmente a cargas radiales, especialmente cuando la flexión del eje o la alineación del montaje representan una preocupación.
Su capacidad axial es limitada. Verifique la desalineación admisible del diseño exacto, incluidas las restricciones impuestas por los retenes y los componentes circundantes. La autoalineación no corrige un ajuste inadecuado del eje ni un alojamiento dañado.
Rodamientos axiales de bolas
Convencionales rodamientos axiales de bolas Soportan carga axial y no admiten carga radial. Los diseños de simple efecto posicionan un eje en un solo sentido axial; los de doble efecto pueden posicionarlo en ambos sentidos.
Cuando existen fuerzas radiales, se requiere un rodamiento radial independiente. Verifique la carga mínima y los límites de velocidad, ya que una carga insuficiente o una velocidad excesiva pueden provocar un mal comportamiento de rodadura y una mayor generación de calor.
Rodamientos miniatura, de sección delgada, con brida y cerámicos
Estas denominaciones describen el tamaño, las proporciones, las características de montaje o los materiales. No deben presentarse como alternativas excluyentes frente a los diseños de ranura profunda y de contacto angular.
Los rodamientos miniatura son adecuados para mecanismos e instrumentos de pequeño tamaño. El reducido tamaño, por sí solo, no define la precisión, la velocidad ni la capacidad de carga.
Rodamientos de sección delgada reducen el espacio y la masa alrededor de un diámetro interior grande. Los aros delgados son sensibles a la geometría de apoyo y a las deformaciones inducidas por el ajuste; una sección delgada no implica automáticamente alta velocidad ni alta precisión.
Rodamientos de bolas con brida incorporan una brida en el aro exterior que ayuda a posicionar el rodamiento contra un resalte del alojamiento. Esto se diferencia de un rodamiento suministrado en un alojamiento con brida separado.
Rodamientos cerámicos incluyen rodamientos híbridos con bolas cerámicas y aros metálicos, así como diseños totalmente cerámicos. Los aros metálicos de un rodamiento híbrido siguen limitando la resistencia a la corrosión. La capacidad de temperatura y velocidad también depende de las jaulas, los sellos, la lubricación y los ajustes.
Tipos de rodamientos de rodillos
Rodamientos de rodillos utilizan rodillos cilíndricos, cónicos, de forma de barril o de agujas. Sus zonas de contacto alargadas suelen proporcionar una mayor capacidad de carga y rigidez que un rodamiento de bolas comparable. Esto no significa que todos los rodamientos de rodillos sean lentos: algunos diseños de rodillos cilíndricos operan a altas velocidades.
Rodamientos de rodillos cilíndricos
Rodamientos de rodillos cilíndricos son rodamientos principalmente para carga radial, utilizados en cajas de engranajes, motores y máquinas herramienta. La disposición de sus rebordes determina si permiten desplazamiento axial o si proporcionan posicionamiento axial.
Los diseños N y NU permiten el desplazamiento axial relativo dentro del rodamiento y se utilizan con frecuencia en la posición no fija. Los diseños NJ pueden soportar una carga axial limitada en una dirección. Los diseños NUP pueden localizar el eje en ambas direcciones, dentro de sus límites de carga axial. No debe interpretarse una capacidad de carga radial como una capacidad de carga axial.
Rodamientos de rodillos cónicos
Rodamientos de rodillos cónicos soportan cargas combinadas radiales y axiales. Un rodamiento de una hilera soporta carga axial en una sola dirección y genera una fuerza axial bajo carga radial. Los rodamientos montados en oposición se utilizan habitualmente para reaccionar a estas fuerzas y localizar un eje en ambas direcciones.
Las aplicaciones típicas incluyen cubos de rueda, reductores industriales y ejes sometidos a cargas elevadas. El juego axial o el precargado correctos son esenciales; un ajuste demasiado apretado puede incrementar la temperatura, mientras que una holgura excesiva puede reducir la rigidez.
Rodamientos de rodillos esféricos
Rodamientos de rodillos esféricos normalmente utilizan dos hileras de rodillos de perfil abombado y una pista esférica en el aro exterior. Admiten cargas radiales elevadas, cargas axiales en ambos sentidos y un grado limitado de desalineación angular.
Resultan adecuados para transportadores, trituradoras y equipos de proceso pesado en los que la flexión del eje es difícil de eliminar. La desalineación admisible, la carga mínima, la holgura interna y la velocidad siguen dependiendo del rodamiento y de las condiciones de servicio.
Rodamientos de agujas
Radial rodamientos de agujas utilizan rodillos esbeltos para soportar cargas radiales en una sección radial reducida. Son adecuados para transmisiones compactas, puntos de articulación y mecanismos con espacio limitado en el alojamiento.
No debe suponerse que un rodamiento radial de agujas pueda soportar carga axial. Para otras exigencias de carga, existen empujes de agujas independientes y diseños combinados. Si el eje trabaja directamente sobre los rodillos, su dureza, acabado superficial y geometría deben cumplir los requisitos de la pista de rodadura.
Rodamientos axiales de rodillos
Los rodamientos axiales de rodillos están concebidos para cargas axiales elevadas, aunque su capacidad para soportar carga radial varía. Los rodamientos axiales de rodillos cilíndricos y de agujas son, por lo general, diseños destinados a carga axial. Rodamientos axiales de rodillos esféricos pueden soportar carga axial junto con carga radial dentro de los límites especificados por el fabricante y admitir una desalineación limitada.
Rodamientos de rodillos cruzados
Rodamientos de rodillos cruzados utilizan una orientación alternada de los rodillos para soportar cargas radiales, axiales y de momento en un conjunto compacto. Se emplean en mesas giratorias, articulaciones de robots y equipos de posicionamiento.
Su rigidez depende en conjunto del rodamiento, la precarga, las superficies de asiento y la estructura de apriete. La deformación del alojamiento o un apriete incorrecto de los pernos puede perjudicar la precisión de giro incluso cuando el rodamiento en sí es preciso.
Cojinetes lisos: diseños de manguito, axial y esféricos
Cojinetes lisos Trabajan mediante contacto deslizante, no por rodadura. Un casquillo de manguito soporta radialmente un eje; una arandela axial soporta carga axial; un cojinete liso esférico permite el movimiento angular entre superficies esféricas acopladas. Un cojinete liso esférico es distinto de un rodamiento de rodillos a rótula.
Los materiales incluyen bronce, polímeros de ingeniería y composites con respaldo metálico. Los cojinetes lisos suelen ser adecuados para movimientos oscilantes, espacios de montaje reducidos o aplicaciones en las que se prefiere una superficie deslizante sencilla y reemplazable. Los cojinetes de película fluida son otra configuración de cojinete liso y pueden utilizarse en maquinaria de alta velocidad cuando el sistema de lubricación está correctamente diseñado.
Verifique la presión sobre el cojinete, la velocidad de deslizamiento, la temperatura y los límites presión-velocidad del material. No especifique grasa para todos los cojinetes lisos: algunos revestimientos están diseñados para funcionamiento en seco, mientras que otros requieren un aporte definido de lubricante.
Para conocer los materiales y la construcción de los casquillos, consulte la guía de cojinetes de manguito.
Cojinetes lineales, unidades montadas, coronas de orientación y rodillos seguidor
Estas categorías de producto describen cómo se utiliza o instala un cojinete. Pueden incorporar elementos de rodadura o deslizamiento, por lo que se superponen con las clasificaciones anteriores.
Cojinetes lineales
Cojinetes lineales Guían desplazamientos en línea recta. Entre las opciones figuran casquillos de recirculación de bolas sobre ejes redondos, guías de riel perfilado con bolas o rodillos y casquillos deslizantes. La dirección del recorrido no coincide necesariamente con la de la carga: los conjuntos de guía pueden resistir fuerzas transversales y, según su geometría, cargas de momento.
La selección debe basarse en la dirección de la carga, la separación entre carros, el soporte del riel, la carrera, la velocidad, la aceleración y la contaminación. Una carcasa alrededor de un casquillo lineal es una configuración de montaje, no un principio distinto de elemento rodante.
Unidades montadas
Unidades montadas Combinan un cojinete con una carcasa y un sistema de fijación del eje. Los soportes tipo chumacera se montan sobre una superficie de apoyo; las unidades con brida se atornillan contra una cara; las unidades tensoras permiten el ajuste de posición, por ejemplo para la tensión de transportadores.
Verifique el rodamiento inserto, la resistencia de la carcasa, la tolerancia del eje y el sistema de fijación como un conjunto. La autoalineación durante el montaje en algunas unidades inserto no significa que la unidad pueda tolerar una deflexión ilimitada del eje durante el funcionamiento.
Rodamientos de corona de giro
Rodamientos de corona de giro soportan la rotación de gran diámetro y, con frecuencia, transmiten de forma simultánea cargas axiales, radiales y de vuelco. Los diseños habituales emplean bolas de cuatro puntos de contacto, rodillos cruzados o varias hileras de rodillos. Pueden incorporar dentado interior, dentado exterior o no llevar dentado.
La selección exige evaluar la condición de carga combinada, la rigidez del soporte, los pernos de montaje, la precisión y el ciclo de trabajo. A modo de ejemplo, una fuerza de 1,500 N aplicada con un brazo perpendicular de 0.20 m genera un momento de 300 N·m. Ese momento debe incluirse en el análisis de carga; no es equivalente al par necesario para girar el conjunto.
Rodillos seguidores y rodillos de pista
Rodillos seguidores trabajan directamente sobre una leva o pista mediante un anillo exterior de gran espesor. Los seguidores de tipo espárrago incorporan un espárrago de montaje integral. Los rodillos de pista de tipo horquilla se montan sobre un pasador independiente, soportado por la estructura circundante.
Su carga principal de trabajo es normalmente radial respecto al eje del rodillo. La carga axial de guiado admisible depende del diseño. Deben verificarse la dureza de la pista, la tensión de contacto, la alineación, el perfil del anillo exterior y la resistencia del espárrago o pasador, en lugar de basarse únicamente en la capacidad nominal interna del rodamiento.
Alternativas especializadas: rodamientos hidrodinámicos y magnéticos
Los rodamientos de película de aceite y de aire utilizan una capa de fluido para separar las superficies en movimiento. Algunos generan la presión de sustentación mediante el movimiento; otros requieren una alimentación externa de presión. Su idoneidad depende del comportamiento durante el arranque, la rigidez, la carga y el sistema de suministro del fluido.
Los rodamientos magnéticos sostienen un rotor mediante fuerzas magnéticas. NASA analiza su potencial en aplicaciones donde la larga vida útil o la contaminación del lubricante son una preocupación en su panorama de mecanismos espaciales de levitación magnética. Estos sistemas requieren un análisis de diseño distinto al de los rodamientos convencionales de elementos rodantes.
Cómo elegir el tipo de rodamiento adecuado
Seleccione primero la familia de rodamientos y, a continuación, verifique la referencia exacta y su conjunto de soporte. Las siguientes comprobaciones evitan que una comparación general derive en una especificación inadecuada.
Defina el movimiento y las cargas. Registre la rotación o el desplazamiento lineal, las fuerzas radiales y axiales, los momentos de vuelco, las cargas de choque y las inversiones de carga. Identifique si la carga axial actúa en una sola dirección o en ambas.
Revise el conjunto completo de montaje de rodamientos. Determine qué posición fija el eje y cuál permite la dilatación térmica. Analice la flexión del eje, la alineación del alojamiento, la rigidez del soporte y el espacio disponible.
Verifique la velocidad y el régimen de servicio. Utilice los límites de velocidad y las condiciones de operación reales del rodamiento. Considere los sellos, el lubricante, la temperatura, la aceleración, la carga mínima y el funcionamiento intermitente.
Calcule la capacidad de carga y la vida útil. En los rodamientos de elementos rodantes, verifique tanto los requisitos dinámicos como los estáticos. La capacidad de carga de catálogo no constituye una carga de trabajo admisible universal. Los cojinetes lisos requieren una evaluación diferente, basada en su material y en las condiciones de deslizamiento.
Defina los ajustes y la holgura de funcionamiento. La interferencia de montaje y las diferencias de temperatura modifican la holgura interna. La precarga es una decisión de aplicación, no una mejora automática.
Planifique la lubricación, el sellado y el mantenimiento. Adapte el lubricante y la protección a la contaminación, la exposición al agua y la temperatura. Siga la cantidad de llenado y el procedimiento de relubricación especificados.
Por ejemplo, un eje con 2 kN de carga radial y 1 kN de carga axial no puede seleccionarse simplemente sumando las fuerzas y eligiendo un rodamiento con capacidad superior a 3 kN. La carga equivalente depende de la geometría del rodamiento y de los factores de catálogo; además, el conjunto del eje debe absorber la fuerza axial. Revise los valores de carga y las recomendaciones sobre vida útil del rodamiento antes de definir la pieza final.
Una vez seleccionada la familia, utilice la tabla de dimensiones del rodamiento para verificar el diámetro interior, el diámetro exterior y el ancho. Utilice la guía de designación de rodamientos para interpretar las designaciones y los sufijos. La coincidencia dimensional por sí sola no garantiza la intercambiabilidad.
El mantenimiento depende del diseño del rodamiento
Mantenga limpios los rodamientos de elementos rodantes y los asientos de montaje, aplique la fuerza de montaje sobre el aro que se está instalando y utilice el lubricante especificado. Verifique las variaciones de temperatura, vibración y ruido frente al estado normal de la máquina. Un mismo intervalo de mantenimiento no puede cubrir un pequeño rodamiento sellado de motor, un rodamiento de rodillos abierto y una corona de giro.
Los cojinetes lisos requieren un mantenimiento acorde con su material y su régimen de lubricación. En todos los diseños, inspeccione los sellos, el bloqueo del eje y los soportes circundantes, además del propio cojinete. Sustituir un cojinete desgastado sin corregir la contaminación, la mala alineación o un ajuste inadecuado puede provocar nuevamente la falla.
Preguntas frecuentes
¿Puedo sustituir un rodamiento por otro tipo del mismo tamaño?
No basándose solo en las dimensiones. Distintos diseños internos pueden modificar la dirección de la carga, la ubicación axial, la rigidez y la holgura requerida. Incluso rodamientos con el mismo diámetro interior, diámetro exterior y ancho pueden requerir resaltes de eje, procedimientos de montaje o lubricación diferentes. Verifique la designación completa y los requisitos de aplicación antes de la sustitución.
¿C3 significa que un rodamiento es más preciso?
No. En un rodamiento al que se aplica esa clasificación de holgura, C3 identifica un rango de holgura interna superior al normal. No especifica la exactitud de giro. La holgura y la precisión deben seleccionarse por separado, en función de los ajustes, la temperatura y los requisitos de precisión de la máquina.
¿Una clasificación ABEC más alta aumenta la capacidad de carga?
No. Las clases ABEC describen la precisión dimensional y de giro de los rodamientos rígidos de bolas aplicables; no especifican directamente la capacidad de carga, el desempeño de los sellos ni la velocidad de funcionamiento admisible. Compare las especificaciones exactas del producto y las condiciones de operación, en lugar de utilizar la clase de precisión como un indicador general de desempeño.
¿Necesita ayuda para seleccionar un rodamiento?
Indique las dimensiones del eje y del alojamiento, las cargas radiales y axiales, la velocidad, el ciclo de trabajo, la temperatura de operación y las condiciones ambientales. Incluya la designación del rodamiento existente y el plano de montaje, cuando estén disponibles. Contáctenos para analizar las opciones de rodamientos más adecuadas.
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