Cojinetes
COJINETES, RODAMIENTOS Y SELLOSndice
CONTENIDOPg.
COJINETES:02
Generalidades. 2
Elementos de un Cojinete:3
Cuerpos del Cojinete.3
Bujes. Tipos.3-4
Lubricantes para Cojinetes.4
Cojinetes de Deslizamiento5
Segn la direccin de la carga5
Segn la lubricacin.6
Segn el lubricante o dispositivo lubricador. 6
Materiales usados en cojinetes.8
Mantenimiento de los Cojinetes15
Cojinetes lubricados con anillo de aceite15
Cojinetes lubricados por neblina de aceite de purga o puro,
opcional17
Cojinetes de bolas y manguito18
RODAMIENTOS:19
Definicin 19
Caractersticas y clasificacin general.20
Tipos de Rodamientos.20
Montaje y Desmontaje. Precauciones a tener en cuenta en el
montaje de los rodamientos22
Mantenimiento de un rodamiento24
Inspeccin y limpieza de rodamientos:24
Designaciones 25
Almacenamientos de rodamientos de repuestos. 26
Alineacin de ejes en acoplamientos de mquinas27
SELLOS:28
Partes de un sello28
Tipos de sellos29-32
Factores que intervienen en el dao a los Sellos32
Aplicacin de sellos mecnicos33
Mantenimiento de los sellos 33
Empacaduras correctas para cada clase de trabajo35-36
INVESTIGACIN DE AVERAS37-39
JUEGOS DE FUNCIONAMIENTO MNIMO40
CONSEJOS SOBRE LA SEGURIDAD DEL OPERADOR Y EL EQUIPO41-42
COJINETES Generalidades
Son puntos de apoyo de ejes y rboles para sostener su peso,
guiarlos en su rotacin y evitar deslizamientos.
Los cojinetes van algunas veces colocados directamente en el
bastidor de la pieza o mquina, pero con frecuencia van montados en
soportes convenientemente dispuestos para facilitar su montaje.
Dependiendo del montaje del rbol/eje con los cojinetes, el
material del que estn hechos los cojinetes influye o no a la hora
de su colocacin, y posterior funcionamiento de toda la transmisin.
Si se consigue mantener continuamente separados el rbol y el
cojinete por medio de una capa de lubricante evitando todo contacto
slido entre superficies de deslizamiento, entonces el material del
que estn formados no influye en nada sobre dicha calidad. Sin
embargo, el rozamiento fluido depende de unas condiciones de
velocidad, carga y temperatura. De esta manera, para las
velocidades bajas (arranque y parada), los cojinetes giran en
sentido de rozamiento mixto cuando no seca, haciendo inevitable el
contacto directo entre las superficies de friccin.
Por lo anteriormente mencionado, se han de tener en cuenta unas
cualidades importantes que ayuden a la construccin de los
cojinetes:
El material debe tener un coeficiente de rozamiento
reducido.
El material tiene que ser un buen transmisor del calor para que
no se produzca una acumulacin excesiva de calor, daando o
perjudicando el ajuste creado.
El material debe poder una cierta dureza que ayude a soportar,
sin que se deforme el cojinete, la carga que puede actuar sobre
l.
Elementos de un cojinete:
Cuerpo de soporte del cojinete. Los soportes constan de una base
con un agujero para el eje y una tapa que va atornillada. Se
fabrican en dos diseos dependiendo del tamao. Los soportes con un
tamao hasta 13 tienen una base triangular. Los soportes con un
tamao a partir de 15 tienen una base cuadrada. Segn la forma de la
base del soporte, stos estn fijados a la superficie de apoyo con
tres o cuatro tornillos.Los soportes se pueden suministrar para
disposiciones en los extremos del eje o para disposiciones en ejes
pasantes.
BujesSon elementos esenciales de un cojinete ya que ellos son
los que permiten una verdadera autolubricacin. Ideal para
aplicaciones de de alta carga durante un largo plazo. Tienen
ventajas adicionales como: alta resistencia a la corrosin y bajos
coeficientes de friccin.
Tipos de bujes:
Bujes de Metal Polvo: Bujes sinterizados, autolubricantes
reducen costos dando un plazo ms largo de funcionamiento entre los
tiempos de mantenimiento. Fabricados en varios metales incluyendo:
bronce, hierro, otras aleaciones y metales.
Bujes de Metal Slido: Bujes de bronce o de acero slidos.
Adecuados para soportar aplicaciones con altas cargas y poca
velocidad. Las opciones de lubricacin incluyen: PTFE slido, libres
de grafito lubricante o surcos de aceite.
Bujes Plsticos: Libres de aceite y autolubricados, disponible en
una gama de polmeros diseados en funcin de la aplicacin. Son de
bajo costo si se les compara con los bujes metlicos, los bujes
plsticos son ideales para aplicaciones livianas y libres de
mantenimiento. Lubricantes para cojinetes.
Los aceites de Petrleo y las grasas han sido reforzados con
aditivos qumicos a fin de que puedan reducir el desgaste en los
elementos de maquinaria sometidos a un serio esfuerzo tales como
engranajes y levas. Esos aditivos qumicos pueden ser naftenato de
plomo, cloro, azufre, fsforo o materias similares. De ordinario se
utilizan como aditivos compuestos que contienen estos elementos
para formar, por reaccin con la superficie del metal. Cloruros,
sulfuros y fosfuros que tienen una baja resistencia al
cizallamiento y protegen la superficie del desgaste y la
abrasin.
El factor ms importante para establecer las caractersticas de
rendimiento del cojinete lo constituye a menudo el mtodo de engrase
y la cantidad del mismo. Por ejemplo, al faltar el lubricante, el
gorrn y el cojinete frotan uno contra el otro en seco. La friccin y
el desgaste son relativamente altos, el coeficiente de rozamiento
de un eje de acero al frotar con un cojinete de bronce, por Ej.,
puede ser en seco de 0.3. Si estn lubricados. Aunque slo sea en
pequea cantidad, el aceite se reparte por las superficies y, segn
sea su composicin qumica, el coeficiente puede ser reducido a 0.1.
Si el cojinete se engrasa en abundancia, de manera que haya incluso
un exceso, es posible lograr una pelcula de presin constante en el
espacio libre. Estas presiones pueden ser suficientes para soportar
una carga considerable y mantener separadas las superficies
flotantes del cojinete ste es el tipo de cojinete clsico de una
cigea de motor de automvil. Las presiones de estos cojinetes
alcanzan y exceden los 175 kg/cm, y con algn cuidado las piezas
duran casi indefinidamente. Siempre que el aceite est limpio y
libre de partculas abrasivas y que los materiales no se deterioren
por fatiga, desgaste o corrosin.
Los tipos de engrasadores que en general resultan insuficientes
para lograr una pelcula fluida continua son, por Ej., las
aceiteras, los engrasadores de goteo y los cojinetes con
empaquetadura y con estopa de fieltro.
Los tipos de engrase que proporcionan una lubricacin abundante
son los sistemas de anillos, lubricacin por bao y engrase a presin.
El coeficiente de friccin de un cojinete con una pelcula fluida
continua puede llegar a ser slo de 0,001.
Cojinete de Deslizamiento Segn la direccin de la carga:
Segn la direccin de la carga los cojinetes se clasifican en:
Los cojinetes radiales:no impiden el desplazamiento axial del
eje, sino slo aqullos perpendiculares al mismo, es decir, los que
tienden a separarlo del punto de sujecin. Por ello, suministran
lafuerza perpendicular al ejenecesaria para evitar que el eje deje
de pasar por el punto. Los cojinetes axiales:impiden el movimiento
axial de un punto del eje; por lo tanto, son capaces de
proporcionar la fuerza necesariaen la direccin del eje. Los
cojinetes mixtos:hacen al mismo tiempo el efecto de los cojinetes
radiales y axiales.
Segn la lubricacin:
Segn las condiciones de lubricacin que se establecen durante su
funcionamiento:
Hidrodinmica: Las superficies del cojinete y el rbol estn
separadas totalmente por una cua de lubricante que se forma debido
al movimiento relativo entre ambas superficies, y depende de las
caractersticas del movimiento, de la magnitud y direccin de la
carga en el cojinete y de las propiedades del lubricante
empleado.
Hidrosttica: Se logra la separacin de las superficies
garantizando un suministro lubricante a presin en la zona de
contacto.
Lmite: Se produce el contacto entre las crestas superficies del
cojinete y el mun en la zona de contacto. Segn lubricante o
dispositivo lubricador:
La funcin de los lubricantes es disminuir las prdidas por
rozamiento y el desgaste de las superficies de los elementos en
movimiento que componen el cojinete. El lubricante es tambin
importante para disipar el calor que se produce durante el
funcionamiento, trasladar los productos del desgaste, y proteger
las piezas contra la corrosin. Los lubricantes ms conocidos son los
aceites y las grasas.
Los aceites son lubricantes lquidos, que sustituyen el
rozamiento exterior de los cuerpos slidos por el rozamiento entre
las capas interiores del fluido y son capaces de evacuar grandes
cantidades de calor. Comnmente se emplean aceites derivados del
petrleo, aunque para la lubricacin de los cojinetes pueden
emplearse otros lquidos en los cuales es necesario que trabaje el
cojinete, como el agua salada en los timones de las embarcaciones.
En ese caso el rbol y el cojinete deben fabricarse de un material
adecuado al medio, rboles de acero inoxidables y cojinetes de
madera o caucho.
En los casos de cojinetes que trabajan en lubricacin
hidrodinmica es importante dedicar gran atencin a la viscosidad,
propiedad que indica el rozamiento interior de los lquidos, es
decir la resistencia al desplazamiento relativo de las capas del
fluido. Caractersticas propias de los lubricantes tambin son:
temperatura de inflamacin, temperatura de congelacin, untuosidad
etc.
Para reducir la dependencia de la viscosidad con la temperatura,
aumentar la resistencia de la pelcula de aceite o mejorar otra de
las cualidades de los lubricantes se emplean los aditivos. Los
aditivos son compuestos qumicos cuya funcin es mejorar las
propiedades naturales de los lubricantes, estos pueden ser aceites
de origen animal o vegetal, compuestos sulfurosos, de cloro o flor.
Entre las funciones atribuidas a los aditivos deben ser sealadas su
accin como limitadores del deterioro del lubricante a causa de
fenmenos qumicos ocasionados por las condiciones del entorno o su
actividad, la proteccin de la superficie lubricada contra la
agresin de contaminantes y mejorar las propiedades fsico qumicas
del lubricante.
Los aditivos pueden ser clasificados en:
Aditivos que actan sobre las propiedades fsicas.
Aditivos que actan sobre las propiedades qumicas.
Aditivos que modifican propiedades fsico-qumicas.
Entre los aditivos que actan sobre las propiedades fsicas de los
lubricantes tenemos, los que mejoran el ndice de viscosidad
(polisobutenos, copolmeros de aquil metacrilato) y los depresores
del punto de congelacin (polmeros, copolmeros de aquil metacrilato,
poliacrilamidas).
Materiales usados en cojinetesLos materiales para cojinetes
deben ser seleccionados atendiendo a las condiciones de trabajo, el
tipo de lubricacin, el lubricante que emplea y los materiales del
rbol que se apoya en l. Los rboles por lo general son ms caros y
complejos de elaborar, como es el caso del cigeal, y por eso se
fabrican de materiales ms resistentes que los cojinetes.
Los rboles y ejes, para garantizar un buen funcionamiento del
cojinete, deben tener alta dureza y buen acabado superficial. Los
aceros de medio carbono, con un adecuado tratamiento trmico,
garantizan esas propiedades y son muy usados en la construccin de
rboles y ejes (pueden tener una dureza de 40 a 50 HRC). Para
algunas aplicaciones puede emplearse hierro fundido de alta
resistencia. Cuando se necesitan rboles del menor dimetro posible,
pueden emplearse aceros aleados, que con tratamiento trmico o
termoqumico, puede alcanzar una dureza superficial de 55 a 60
HRC.
Para completar el par de friccin, proporcionando buenas
condiciones de trabajo el material del cojinete debe cumplir con la
mayora de las siguientes condiciones:
Elevado poder antifriccin (Bajo coeficiente de rozamiento en el
material del mun para evitar grandes prdidas de potencia y elevacin
de temperatura en el cojinete).
Alta resistencia al desgaste.
Alta resistencia a la fatiga.
Buena adaptabilidad funcional (esto permite reducir las
presiones locales debido a las deformaciones elsticas y errores de
fabricacin).
Alta conductividad trmica (posibilita la disipacin de mayor
cantidad de calor al exterior del cojinete).
Bajo coeficiente de dilatacin trmica (garantiza menores
variaciones de las holguras durante el funcionamiento).
Bajo mdulo de elasticidad.
Buena maquinabilidad.
Capacidad de fundirse con facilidad.
Alta resistencia a la corrosin.
Capacidad de formar y restituir pelculas de lubricante en su
superficie. Adems es muy importante tener en cuenta el costo del
cojinete que comprende fundamentalmente dos aspectos, los gastos en
la fabricacin del elemento y los del material.
Materiales ms empleados en la construccin de cojinetes:
Bronce:
Aleacin de cobre, que puede contener como elementos aleantes el
estao, el plomo, y en pequeas cantidades el fsforo y nquel. Es
tpico en para los cojinetes de deslizamiento una aleacin de un
1215% de estao en caso de aplicaciones con presiones y velocidades
medias. En aplicaciones de altas presiones a velocidades medias es
usual el empleo de una aleacin de plomo (bronce al plomo).
Las propiedades fundamentales del bronce son:
Alta resistencia a la fatiga.
Punto de fusin relativamente alto.
Mayor dureza que los babbitt y menor adaptabilidad
funcional.
Requieren buena lubricacin.
Sus pocas posibilidades de adaptacin funcional, en comparacin
con otros materiales para cojinetes, hacen que sea peligrosa la
aparicin de partculas de desgaste duras en el lubricante que pueden
provocar desgaste adhesivo.
Pueden fabricarse casquillos de bronce al estao, para cargas
altas y velocidades medias, o al bronce se le puede adicionar plomo
para disminuir el desgaste en los rboles, aunque esto hace a la
aleacin menos resistente a la corrosin.
Tambin son usados cojinetes de bronce sinterizados y
autolubricados impregnados en aceite, con un 20 o 30% de aceite.
Estos materiales hacen al cojinete silencioso, fiable y con pocos
requerimientos de mantenimiento, pero a su vez son extremadamente
frgiles.
Ejemplos de bronces:
SAE 797 (80% Cu, 10% Pb, 10% Sn)
SAE 799
SAE 48,
Segn la norma GOST-R:
Br OF 6.5-0.15 (6-7% Sn, 0.1-0.15% P)
Br OS 10-10 ( 9-11% Sn, 9-11% Pb)
BOTsS3-12-5 (2-4/ Sn, 11-13/ Zn, 4-6/ Pb)
Aleaciones de cobre estao y plomo (Sn 1.5%, Pb 22%, Cu el resto)
son empleadas en la actualidad como recubrimientos de los
casquillos de acero en los cojinetes. Estas capas pueden ser
posteriormente cubiertas por aleaciones de estao y plomo con un
bajo porciento de cobre (Sn 10%, Cu 2%, PB el resto Sn 10%, Cu 5%,
Pb el resto), para conferirle las virtudes del metal blanco. Sobre
el casquillo de acero laminado se deposita por fundicin la capa de
aleacin Pb-Sn-Cu, con una barrera de nquel depositada por
electrodeposicin, al igual que la capa de deslizamiento PbSn-Cu, y
la proteccin de aleacin Pb-Sn. Estas aleaciones tiene buena
conductividad trmica, buena capacidad de carga (18MPa) con
velocidades mximas de aplicacin del orden de 12m/s. Deben emplearse
con eje de durezas superiores a 250 HB y en condiciones de
lubricacin hidrodinmicas.
Babbitt:
Aleaciones con base estao y plomo, tambin llamadas metal blanco.
Se emplean como revestimiento debido a su poca rigidez.
Propiedades:
Baja dureza.
Gran plasticidad.
Buena susceptibilidad funcional.
Baja resistencia a la fatiga.
Bajo punto de fusin.
Buena conductividad trmica
Buena capacidad para retener pelculas de lubricantes.
Se considera el babbitt B83 (GOST), que contiene 81-84 %de
estao, 11% de antimonio, 6% de cobre, un excelente metal
antifriccin y resistente a las cargas de choque. Las partculas de
desecho de los cojinetes de babbitt son blandas.
Para lograr buena resistencia a la compresin en cojinetes de
babbitt es necesario disminuir el espesor de la capa depositada,
por ejemplo para babbitt base estao la resistencia a la compresin
en cojinetes con un capa de 0.5 mm de espesor es de 8.3 MPa y para
0.1 mm de 29.4 MPa.
En cojinetes para motores se recomiendan espesores de 0.25 a 0.4
mm para babbitt con base plomo o estao.
Ejemplo:
GOST B89 (88-90% Sn, 7-8% Sb, 2.5-3.5% Cu,