Uncojinete lisosostiene un eje rotativo o deslizante mediante contacto directo entre superficies, sin elementos rodantes. No hay bolas ni rodillos; solo un eje que apoya sobre una superficie de deslizamiento, por lo general separada por una fina película de lubricante. Los ingenieros también los denominan cojinetes de deslizamiento, cojinetes de manguito, cojinetes de bancada o casquillos, y en el lenguaje habitual de taller esos términos suelen emplearse indistintamente. El punto de contacto sobre el propio eje recibe asimismo un nombre específico: el muñón.
Es uno de los diseños de rodamientos más antiguos que siguen en servicio, y no ha sido desplazado sin motivo. Los cojinetes lisos siguen superando a los rodamientos de elementos rodantes en coste, capacidad de carga por unidad de tamaño y tolerancia a cargas de choque o a la contaminación; por eso se utilizan en aplicaciones tan diversas como motores de automóviles, sistemas de paso de palas en aerogeneradores y bisagras domésticas.
Cómo funciona un cojinete liso
Al no disponer de elementos rodantes para soportar la carga, un cojinete liso depende de uno de estos tres regímenes de lubricación:
Lubricación hidrodinámica.La rotación del eje arrastra el aceite y genera una cuña que levanta físicamente el eje de la superficie de apoyo. Así sobreviven la mayoría de los cojinetes principales y de biela en motores: una vez que el eje gira, el metal ya no entra en contacto con el metal. Sin embargo, en el arranque y la parada la película aún no se ha formado, y es entonces cuando se produce la mayor parte del desgaste.
Lubricación hidrostática.Una bomba externa introduce aceite a presión —o, en ocasiones, aire— entre las superficies, independientemente de la velocidad del eje. Esta solución se emplea en equipos grandes y de baja velocidad, como guías de máquinas-herramienta, monturas de telescopios o grandes cojinetes de turbina, cuando se necesita separación total incluso antes de que el eje empiece a girar.
Lubricación límite (seca o casi seca).Un revestimiento autolubricado, como PTFE o bronce impregnado en aceite, soporta la carga con una película de fluido mínima o inexistente. A las superficies deslizantes de PTFE se les atribuye habitualmente un coeficiente de fricción en el entorno de 0.05–0.10.
UnEstudio sobre cojinetes de PTFE del Departamento de Transporte de EE. UU.concluyó que el valor real varía según la presión de contacto, la velocidad de deslizamiento y, de forma especialmente marcada, la contaminación superficial, que puede multiplicar la fricción por diez. Precisamente por esa sensibilidad, los revestimientos lubricados en régimen límite pueden prescindir de lubricación externa en entornos limpios, aunque siguen necesitando protección frente al polvo y los residuos.
El régimen aplicable depende del tipo estructural del cojinete y de su material, aspecto que se aborda a continuación.
Tipos de cojinetes lisos según su estructura
Cojinetes de manguito y casquillos.La forma más simple: un revestimiento cilíndrico ajustado a presión en el alojamiento. Un casquillo se mecaniza íntegramente a partir de un único material; un cojinete de manguito une un fino revestimiento para servicio de apoyo (bronce, compuesto de PTFE) sobre un soporte más resistente, por lo general de acero. El revestimiento absorbe el desgaste para que el soporte no tenga que hacerlo. Nuestragama de cojinetes de manguitocubre tanto las versiones impregnadas en aceite como las de funcionamiento en seco de esta estructura.
Casquillos con brida.Un casquillo con una brida integral en un extremo, que combina soporte radial con una capacidad axial ligera (empuje) en una sola pieza; es una solución habitual en articulaciones y maquinaria ligera cuando no compensa el espacio que ocuparía una arandela de empuje independiente.
Arandelas de empuje.Cojinetes planos, de geometría anular, diseñados exclusivamente para soportar carga axial. Al combinar uno con un cojinete liso radial, se cubren ambas direcciones de carga sin recurrir a un rodamiento combinado.
Cojinetes partidos (de dos mitades).Dos semicojinetes que abrazan el eje; este es el principio de diseño de prácticamente todos los cojinetes de bancada y de biela en motores automotrices. Al ser un cojinete partido, no es necesario deslizarlo a lo largo de toda la longitud del eje durante el montaje o el reemplazo.
Rótulas lisas esféricas.Un anillo interior con superficie exterior abombada (esférica) gira dentro de un alojamiento esférico correspondiente del anillo exterior, lo que permite al cojinete compensar desalineaciones angulares que un casquillo recto no puede admitir. Se suministran en configuraciones radiales, de contacto angular y de empuje, y con frecuencia como rótulas de varilla para articulaciones que requieren movimiento oscilante. Las versiones resistentes a la corrosión en acero inoxidable 303 y 440C son estándar para entornos exteriores o de lavado. Consulte nuestra completagama de rótulas lisas esféricas y terminales de rótula.
Cojinetes de patines basculantes.Varios patines de pivote independiente rodean el eje y se autoalinean con la holgura de funcionamiento bajo carga. Son la opción estándar para grandes cargas axiales en turbinas, compresores y generadores, donde una superficie de apoyo fija sería vulnerable al giro de eje.
Comparativa de materiales para cojinetes lisos
La elección del material influye mucho más que el tipo constructivo en la capacidad de carga, el rango de temperatura y las tareas de mantenimiento. Tres familias cubren la mayoría de las aplicaciones.
Los valores que se presentan a continuación proceden del propio catálogo de cojinetes lisos de LILY y no de límites genéricos de la industria, por lo que reflejan la disponibilidad real en inventario. Tres referencias sustentan las cifras de esta tabla: nuestro cojinete con lubricación por aceite incorporadacasquillo de bronce GDJBKBB, nuestrocojinete FEEFKB de alta carga para funcionamiento en seco, y nuestrocasquillo CGBATBG de servicio ligero.
Material | Carga radial estática típica en el catálogo de LILY | Requisito de lubricación | Aplicaciones recomendadas |
|---|---|---|---|
Bronce sinterizado (impregnado de aceite) | Aproximadamente 2,000 psi (14 MPa) en diámetros de alojamiento habituales | Autolubricado mediante el aceite absorbido; requiere reposición periódica | Maquinaria general, cargas moderadas y diseños sensibles al costo |
Compuesto con revestimiento de PTFE | Aproximadamente 20,000 psi (140 MPa) en diámetros de alojamiento habituales | Funcionamiento en seco, sin lubricación externa | Aplicaciones de alta carga, alta precisión o alta temperatura |
Polímero macizo (acetal, moldeo por inyección) | Por debajo de 500 psi (3 MPa) | Totalmente libre de lubricación | Entornos húmedos, sucios o corrosivos, en los que el aceite atrae contaminantes |
Conviene detenerse en la diferencia entre las dos primeras filas: un cojinete de compuesto de PTFE de la línea de funcionamiento en seco para cargas elevadas de LILY soporta aproximadamente 10 veces la carga estática de un buje de bronce impregnado en aceite con un diámetro interior comparable. Por eso los compuestos de PTFE predominan en cilindros hidráulicos y articulaciones estructurales, pese a su mayor coste por unidad. Los bujes de bronce sinterizado suelen fabricarse conforme aISO 3547-1(cojinetes lisos — casquillos envueltos), que establece las dimensiones y tolerancias de los revestimientos de bronce envueltos y sinterizados; ajustarse a esa norma es lo que permite que un buje de reemplazo sea intercambiable entre distintos proveedores.
El PTFE puro, por sí solo, es demasiado blando para soportar cargas reales: todos los revestimientos comerciales de PTFE para cojinetes se cargan con polvo de bronce, grafito o fibra de vidrio para controlar el desgaste, y no funcionan como PTFE sin carga.
El rango de temperatura depende del tamaño y de la clase de servicio, no solo del material
Resulta tentador asumir que la temperatura nominal se corresponde de forma directa con el material del revestimiento, pero el propio catálogo de LILY no establece una relación tan simple. Si se consideran los rangos realmente publicados y no una tabla genérica:
Los cojinetes radiales esféricos lisos de diámetro interior reducido — ya sean acero/acero, como nuestrosGEZ 012 ES) o con revestimiento de acero/tejido de PTFE, suelen situarse en el intervalo de -20°C a 80°C.
Los cojinetes esféricos lisos de gran diámetro y servicio pesado — como nuestrosGEP 1000 FS, utilizados en equipos de construcción y minería — alcanzan de -45°C a 110°C o de -50°C a 150°C, según el diámetro interior.
Los bujes tipo casquillo en medidas en pulgadas, fabricados conforme a normas imperiales, presentan la mayor dispersión de todo el grupo analizado: los bujes de bronce impregnados en aceite suelen especificarse entre -35°F y 300°F, los compuestos de PTFE para funcionamiento en seco alcanzan de -60°F a 320°F, y los diseños ligeros de acetal se limitan a -20°F a 180°F.
La conclusión práctica es clara: no se debe tomar un único valor de temperatura como referencia para toda una familia de materiales. Conviene consultar la ficha individual del número de parte específico, ya que un mismo tipo de revestimiento puede tener una clasificación distinta según el tamaño y la clase de servicio. Cuando un cojinete trabaja fuera de su rango nominal, la capa de deslizamiento pierde la película lubricante (por exceso de temperatura) o se vuelve frágil (por frío) mucho antes de que falle la estructura de acero; por ello, normalmente el factor limitante es la clasificación del revestimiento, no el acero del cojinete.
Los códigos de sufijo indican el revestimiento, pero consulte la ficha individual para conocer el mantenimiento
En la práctica, los proveedores identifican los tipos de revestimiento mediante códigos de sufijo breves, en lugar de especificar el material en cada ocasión:
Sufijo | Material del revestimiento | Mantenimiento típico |
|---|---|---|
E / ES | Acero/acero | Requiere lubricación periódica |
ESL | Acero/acero, multicanal de servicio pesado | Requiere lubricación periódica |
TXE | Acero/tejido de PTFE | Generalmente autolubricante |
FBAS / F | Acero/plástico reforzado con fibra de PTFE | Varía según el tamaño — véase la nota siguiente |
C | Acero/bronce sinterizado con PTFE | Generalmente autolubricante |
Un detalle importante a tener en cuenta
La designación "sin mantenimiento" que suele asociarse a los revestimientos de fibra de PTFE no se aplica de manera uniforme a todos los tamaños de esta familia. Nuestro gran diámetroGEC 950 FBAScojinete liso esférico — con 950 mm de diámetro interior, diseñado para equipos pesados de construcción y minería — figura con orificios de lubricación y con la indicación de que requiere lubricación, a pesar de su construcción con revestimiento de PTFE, probablemente porque el ciclo de servicio y la presión de contacto de ese tamaño exigen relubricación periódica, independientemente de la composición del revestimiento.
El código de sufijo permite identificar con fiabilidad el material del revestimiento; no sustituye la verificación del campo de lubricación del número de parte específico al cruzarlo con el catálogo de un competidor.
Cojinetes lisos frente a rodamientos de bolas: síntesis
Los cojinetes lisos destacan por su capacidad de carga en relación con el tamaño, su coste y su tolerancia a impactos; los rodamientos de bolas sobresalen en velocidad, precisión y menor fricción de funcionamiento, siempre que las cargas se mantengan dentro de la capacidad nominal del elemento rodante. Ninguno sustituye universalmente al otro: los factores decisivos suelen ser la velocidad, el nivel de precisión requerido y el ciclo de trabajo. Para una comparación completa, incluidos umbrales específicos de velocidad y datos de ruido, consulte nuestroGuía de cojinete liso frente a rodamiento de bolas.
Cómo elegir el cojinete liso adecuado
Cuatro preguntas permiten acotar rápidamente el tipo:
¿En qué dirección actúa la carga?Radial pura → cojinete liso o casquillo. Axial pura → arandela de empuje. Ambas → casquillo con brida o una configuración combinada de cojinete liso y arandela de empuje.
¿El eje necesita articular o admitir desalineación?Si la respuesta es sí, el único tipo estructural concebido para ello es un cojinete liso esférico o un terminal de rótula.
¿El movimiento es una rotación continua o una oscilación?La rotación continua a alta velocidad favorece diseños hidrodinámicos con un suministro de aceite fiable. En mecanismos oscilantes, donde la película de aceite estable nunca llega a formarse por completo, resultan preferibles los bronces autolubricados o los компuestos de PTFE.
¿Cuál es el entorno de servicio y el tamaño?Las condiciones sucias, húmedas o corrosivas orientan la selección hacia cojinetes de polímero macizo o cojinetes lisos esféricos de acero inoxidable. La estructura de poros abiertos del bronce sinterizado y los soportes estándar de acero son vulnerables tanto a la contaminación como a la corrosión. Y, con independencia de la familia del recubrimiento, confirme la clasificación de temperatura y lubricación del número de parte específico una vez definido el tamaño, ya que ambos parámetros pueden variar de forma significativa entre un casquillo pequeño y un cojinete grande de servicio pesado dentro de la misma línea de producto.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre un casquillo y un cojinete liso en un plano?
Un casquillo se mecaniza íntegramente a partir de un solo material; por ejemplo, bronce macizo o polímero macizo. En cambio, un cojinete liso de manguito incorpora una fina capa deslizante sobre un soporte independiente de mayor resistencia, normalmente acero, con un recubrimiento de bronce o de compuesto de PTFE insertado a presión o unido por adhesión.
La distinción es importante en mantenimiento: un casquillo desgastado se sustituye por completo, mientras que en un cojinete liso de manguito lo que realmente se desgasta es el recubrimiento; el soporte de acero suele superar varios ciclos de cambio del recubrimiento en diseños pensados para reforrado. Para una comparación más detallada, consulte nuestraguía sobre casquillo frente a cojinete.
¿Una clasificación de funcionamiento en seco significa que el cojinete nunca requiere atención?
No necesariamente. Funcionamiento en seco significa que el recubrimiento no depende de una película de aceite para separar las superficies; los compuestos de PTFE y los polímeros macizos se diseñan así desde el inicio. Sin embargo, como muestra la tabla de códigos de sufijo anterior, algunos cojinetes grandes con recubrimiento de PTFE y cargas elevadas siguen llevando en el catálogo la indicación de «lubricación requerida», porque la relubricación periódica prolonga la vida útil bajo alta presión de contacto, incluso cuando el recubrimiento no la necesita estrictamente para funcionar. Los cojinetes de deslizamiento con bronce sinterizado y con recubrimiento de babbitt constituyen un caso distinto: dependen al menos de una película residual de aceite, y su funcionamiento en seco durante periodos prolongados provoca desgaste rápido o agarrotamiento.
¿Qué suele provocar la falla de un cojinete liso?
La ruptura de la película lubricante es la causa más habitual; suele producirse durante el arranque, antes de que se forme la sustentación hidrodinámica, cuando el metal entra brevemente en contacto con metal. La desalineación es el siguiente factor: concentra la carga en un borde del recubrimiento en lugar de repartirla sobre toda la superficie. La incrustación de contaminantes en un recubrimiento blando y la superación de la carga o de la temperatura nominal del material explican la mayor parte de los casos restantes.
¿Los cojinetes lisos son más económicos que los rodamientos de bolas?
Por lo general, sí, en términos de coste unitario, ya que requieren menos componentes de precisión mecanizados. No obstante, el coste total de propiedad depende de la aplicación. A velocidades más elevadas, la menor fricción en funcionamiento de un rodamiento de bolas y su mayor intervalo de servicio pueden convertirlo en la opción más económica a lo largo de la vida útil del equipo, incluso con un precio de compra superior.
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