Los rodamientos, utilizados en motores y maquinaria industrial, son componentes fundamentales que soportan los ejes giratorios, reducen la fricción y garantizan un movimiento fluido. Si no se eligen los rodamientos adecuados o no se sigue el procedimiento correcto para su selección, pueden producirse vibraciones, generación de calor y desgaste, lo que podría provocar una disminución del rendimiento de la maquinaria y acortar su vida útil.
Existen diversos tipos de rodamientos y hay numerosos aspectos que deben tenerse en cuenta, como su estructura, la dirección de la carga o la velocidad de rotación. En este artículo explicamos de forma clara y sencilla el funcionamiento básico de los rodamientos, sus tipos, cómo seleccionarlos, cómo evaluar su vida útil y los métodos de mantenimiento.
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¿Qué es un rodamiento?
Los rodamientos son componentes mecánicos que soportan ejes que giran mientras soportan cargas. Además de mantener el eje en la posición adecuada, reducen la fricción que se produce en las partes giratorias y garantizan un movimiento suave.
Los rodamientos se utilizan en una amplia gama de máquinas, desde las ruedas y la transmisión de los automóviles hasta motores, bombas, cintas transportadoras, lavadoras, ventiladores y robots. La palabra inglesa «bear» significa «soportar», y los rodamientos son uno de los componentes indispensables para el funcionamiento estable de la maquinaria giratoria.
Función de los rodamientos
La función principal de los rodamientos es soportar el eje giratorio y, al mismo tiempo, reducir la fricción entre el eje y los componentes circundantes. Si el eje y los componentes circundantes rozan directamente entre sí, la fricción por deslizamiento tiende a provocar desgaste y generación de calor.
En los rodamientos de rodillos, al soportar el eje mediante elementos rodantes —como bolas o rodillos—, se sustituye la fricción por deslizamiento por fricción por rodadura, lo que permite reducir la resistencia a la fricción. Además, otra función importante es mantener la posición adecuada del eje y reducir la oscilación y el desplazamiento.
Dado que esto contribuye a reducir la fricción, el desgaste y la generación de calor, se puede afirmar que los rodamientos son componentes fundamentales que garantizan el funcionamiento estable de la maquinaria.
Estructura básica de los rodamientos
Los rodamientos de rodillos más comunes se componen principalmente de un «anillo interior», un «anillo exterior», «elementos rodantes» y una «jaula». El anillo interior se monta en el lado del eje, mientras que el anillo exterior se monta en el lado de la carcasa; el mecanismo consiste en que los elementos rodantes, como bolas o rodillos, rueden entre ambos.
La jaula tiene la función de mantener los elementos rodantes a una distancia adecuada y reducir el contacto entre ellos. Dependiendo del producto, existen modelos equipados con juntas o protectores para evitar la entrada de cuerpos extraños y las fugas de lubricante.
Los lubricantes utilizados en el interior, como la grasa, también son importantes para reducir la fricción y el desgaste y mantener una rotación suave.
Principales tipos de rodamientos
Existen diversos tipos de rodamientos, que pueden clasificarse desde múltiples perspectivas —como el mecanismo de soporte del eje, la forma de los cuerpos rodantes o la dirección de la carga soportada— y no solo según un único criterio. Dado que las condiciones de uso adecuadas varían según cada tipo, es importante comprender sus características para seleccionar el más adecuado para cada aplicación.
A continuación se resumen las principales clasificaciones y características de los rodamientos.
Clasificación | Tipos | Características principales |
Mecanismo de soporte del eje | Rodamientos de rodillos | Soportan el eje mediante el rodamiento de bolas o rodillos, lo que reduce la fricción |
Mecanismo de soporte del eje | Cojinetes de deslizamiento | El eje y la superficie del cojinete entran en contacto por deslizamiento, y el eje se soporta mediante lubricantes, etc. |
Forma de los elementos rodantes | Rodamientos de bolas | Utilizan bolas, presentan una fricción relativamente baja y son adecuados para rotaciones a alta velocidad |
Forma de los elementos rodantes | Rodamientos de rodillos | Utilizan rodillos y son aptos para soportar grandes cargas |
Dirección de la carga | Rodamientos radiales | Soportan principalmente cargas en dirección perpendicular al eje |
Dirección de la carga | Rodamientos axiales | Soportan principalmente cargas en dirección paralela al eje |
Los puntos de comparación varían según el método de clasificación. Analicemos en detalle las diferencias desde tres perspectivas: el mecanismo de soporte del eje, la forma de los cuerpos rodantes y la dirección de la carga soportada.
Rodamientos de rodadura y cojinetes de deslizamiento
Los rodamientos se dividen, a grandes rasgos, en «rodamientos de rodadura» y «cojinetes de deslizamiento» según el mecanismo de soporte del eje. Los rodamientos de rodadura tienen una estructura en la que se colocan bolas o rodillos entre el anillo interior y el anillo exterior, lo que reduce la fricción mediante el movimiento de rodadura.
Presentan una fricción relativamente baja y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como motores, máquinas herramienta y automóviles. Los cojinetes deslizantes son un mecanismo en el que el eje y la superficie de apoyo entran en contacto por deslizamiento, y el eje se soporta mediante el uso de lubricantes, entre otros.
Su estructura es relativamente sencilla y, dependiendo del tipo, se utilizan también en aplicaciones que soportan grandes cargas o impactos. Es importante elegir el tipo adecuado teniendo en cuenta la velocidad de rotación, la carga y el entorno de uso.
Rodamientos de bolas y rodamientos de rodillos
Los rodamientos de rodillos se clasifican en «rodamientos de bolas» y «rodamientos de rodillos» según la forma de los elementos rodantes utilizados. Los rodamientos de bolas utilizan elementos rodantes esféricos y se caracterizan por un contacto con la pista de rodadura que se aproxima a un contacto puntual. Al presentar una fricción relativamente baja, son adecuados para motores pequeños de precisión, electrodomésticos y equipos de precisión que requieren una rotación a alta velocidad y un bajo nivel de ruido.
Los rodamientos de rodillos son aquellos que utilizan elementos rodantes cilíndricos, cónicos o en forma de aguja. Al entrar en contacto con la pista de rodadura de forma lineal, la superficie de apoyo es amplia, por lo que se utilizan en maquinaria industrial, vehículos y maquinaria pesada, donde se requieren cargas elevadas y una gran rigidez.
Rodamientos radiales y rodamientos axiales
Los rodamientos se pueden clasificar principalmente en «rodamientos radiales» y «rodamientos axiales» según la dirección de la carga que soportan. Los rodamientos radiales son aquellos que soportan cargas radiales, es decir, cargas aplicadas en dirección radial, perpendicular al eje. A esta categoría pertenecen, por ejemplo, las fuerzas que se transmiten al eje desde poleas o engranajes.
Los rodamientos axiales tienen una estructura diseñada para soportar principalmente cargas axiales, es decir, aquellas que se aplican en una dirección paralela al eje. Se utilizan en aplicaciones en las que se aplica una fuerza en la dirección del eje, como el empuje de una hélice.
Cuando se aplican simultáneamente cargas radiales y axiales, es necesario elegir un tipo de rodamiento capaz de soportar cargas combinadas, como los rodamientos angulares de bolas o los rodamientos de rodillos cónicos.
Principales aplicaciones de los rodamientos
Los rodamientos se utilizan en una amplia gama de máquinas que cuentan con piezas giratorias, como automóviles, máquinas herramienta, maquinaria de Industria y automatización, robots, electrodomésticos, equipos industriales y motores, entre otros. A continuación se enumeran sus aplicaciones más habituales y las prestaciones que se les exigen principalmente.
Aplicaciones | Ejemplos de uso | Prestaciones principales requeridas |
Automoción | Ruedas, transmisión, etc. | Resistencia a la carga, resistencia a los impactos, durabilidad |
Máquinas herramienta | Eje principal, mecanismo de avance, etc. | Precisión de rotación, capacidad para girar a alta velocidad, rigidez |
Equipos industriales | Bombas, cintas transportadoras, motores, etc. | Resistencia al funcionamiento continuo, durabilidad |
Robótica | Articulaciones, mesas giratorias, etc. | Precisión de rotación, ahorro de espacio, resistencia a cargas combinadas |
Electrodomésticos | Lavadoras, aires acondicionados, ventiladores, etc. | Bajo nivel de ruido, bajas vibraciones |
Equipos de precisión | Equipos médicos, equipos ópticos, etc. | Precisión de rotación, baja fricción, bajas vibraciones |
Las prestaciones que se exigen a los rodamientos varían en función de su aplicación: en las máquinas-herramienta, la precisión de giro y la capacidad para soportar altas velocidades; en los electrodomésticos, el bajo nivel de ruido y las bajas vibraciones. En el caso de los motores, también es imprescindible realizar la selección en función de la velocidad de giro, la carga y la vida útil deseada.
A la hora de elegir un rodamiento, es importante tener en cuenta las características de la máquina en la que se va a utilizar y analizar condiciones como la magnitud y la dirección de la carga, la velocidad de giro, la precisión y el entorno de uso.
Aspectos a tener en cuenta a la hora de elegir un rodamiento
A la hora de elegir un rodamiento, es importante tener en cuenta de forma global no solo el tipo, sino también la carga real a la que se someterá, la velocidad de rotación, el espacio de montaje, la precisión y el entorno de uso. Si se utiliza uno que no se ajuste a las condiciones, puede provocar generación de calor, vibraciones o un desgaste prematuro.
Los puntos principales que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionarlo son los siguientes:
- Condiciones de carga y rotación
Intensidad y dirección de la carga, velocidad de rotación de uso y vida útil necesaria
- Condiciones de dimensiones y precisión
Diámetro del eje, espacio de montaje, precisión de rotación y holgura interna
- Entorno de uso y condiciones de lubricación
Temperatura de uso, presencia de polvo o humedad, método de lubricación y requisitos relativos a vibraciones y ruido
A la hora de seleccionar un rodamiento, no hay que centrarse únicamente en unas condiciones concretas, sino que hay que tener en cuenta de forma global múltiples factores. A continuación, analizaremos en detalle estos aspectos, dividiéndolos en tres categorías: «Carga y velocidad de rotación», «Dimensiones y precisión» y «Entorno de uso y condiciones de lubricación».
Carga y velocidad de rotación
A la hora de seleccionar un rodamiento, es necesario comprobar la dirección y la magnitud de la carga, así como la velocidad de rotación. El tipo de rodamiento adecuado varía en función de la proporción entre la carga radial, que se aplica perpendicularmente al eje, y la carga axial, que se aplica en la dirección del eje.
En cuanto a la velocidad de rotación, hay que comprobar la velocidad de rotación admisible del rodamiento que se vaya a utilizar. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la generación de calor debida a la fricción interna, lo que puede provocar el deterioro del lubricante o el agarrotamiento del rodamiento.
En caso de utilizarse a altas velocidades, es necesario tener en cuenta no solo el tipo de rodamiento, sino también el método de lubricación, los sellos y la refrigeración, entre otros aspectos.
Dimensiones y precisión
Las dimensiones del rodamiento se seleccionan en función del diámetro del eje, el tamaño del alojamiento y el espacio de montaje. La precisión de rotación exigida por la máquina también es importante; en aplicaciones que requieran una rotación precisa, se optará por rodamientos de mayor precisión.
Otro aspecto que conviene comprobar es el «juego interno» existente entre los anillos interior y exterior y los elementos rodantes. El juego interno varía en función de los cambios de temperatura y las cargas durante el funcionamiento, y afecta al rendimiento de rotación, a las vibraciones, a la generación de calor y a la vida útil.
Es importante no basarse únicamente en las dimensiones, sino tener en cuenta también la precisión y el juego interno a la hora de definir las especificaciones.
Entorno de uso y condiciones de lubricación
Los rodamientos deben seleccionarse teniendo en cuenta el entorno de uso —como la temperatura, el polvo y la humedad— y las condiciones de lubricación. En entornos de uso exigentes, es imprescindible estudiar los materiales, las juntas y los protectores, y adoptar medidas para evitar la entrada de cuerpos extraños y humedad en el interior.
Para la lubricación se utilizan principalmente grasa y aceite, y el método adecuado varía en función de la velocidad de rotación, la carga y la temperatura, entre otros factores. No solo el tipo de lubricante, sino también la cantidad utilizada y los métodos de reposición y sustitución son factores que influyen en el rendimiento y la vida útil del rodamiento.
Se debe realizar una evaluación global teniendo en cuenta condiciones como la carga, el número de revoluciones y las dimensiones.
Vida útil de los rodamientos y método de cálculo
Los rodamientos son componentes que pueden utilizarse durante largos periodos de tiempo, pero al someterse continuamente a cargas repetidas se acumula fatiga, lo que con el tiempo puede provocar daños. Por ello, es importante comprobar en la fase de diseño si se puede cumplir el periodo de uso requerido.
A continuación, explicamos los conceptos básicos y los métodos de cálculo de la vida útil de los rodamientos, así como los principales factores que influyen en ella.
¿Qué es la vida útil de un rodamiento?
En los rodamientos de rodillos, al someterse las superficies de rodadura y los elementos rodantes a fuerzas repetidas debido a la rotación, se acumula fatiga en el material tras un uso prolongado. A medida que avanza la fatiga, puede producirse un fenómeno denominado «desprendimiento» (flaking), en el que parte de la superficie de rodadura se desprende en forma de escamas, lo que sirve como indicador de la vida útil debido a la fatiga por rodadura.
Sin embargo, aunque se utilicen rodamientos del mismo tipo en las mismas condiciones, no todos tendrán la misma vida útil. Por ello, en los rodamientos de rodillos se utiliza la «vida útil nominal básica», basada en un enfoque estadístico.
La vida útil nominal básica es una vida útil calculada tomando como referencia la fatiga por rodadura, y no coincide necesariamente con la vida útil real. La vida útil real también se ve influida por el estado de lubricación, la temperatura, la entrada de cuerpos extraños y las condiciones de montaje, entre otros factores.
Método de cálculo de la vida útil nominal básica
La vida útil nominal básica (L10) es un indicador que representa el número total de revoluciones que puede realizar el 90 % de un grupo de rodamientos idénticos, cuando funcionan en las mismas condiciones, sin sufrir daños debidos a la fatiga por rodadura.
La vida útil nominal básica se calcula mediante la siguiente fórmula:
L10 = (C/P)^p × 10⁶ [revoluciones]
El significado de los símbolos utilizados en la fórmula es el siguiente:
| Símbolo | Significado |
| L10 | Vida útil nominal básica (número total de revoluciones) |
| C | Carga nominal dinámica básica |
| P | Carga equivalente dinámica |
| p | Índice de vida útil (rodamientos de bolas: 3; rodamientos de rodillos: 10/3) |
La carga nominal dinámica básica (C) es el valor que indica la capacidad de carga que sirve de referencia a la hora de calcular la vida útil nominal básica del rodamiento, y puede consultarse en catálogos de productos, entre otros. La carga equivalente dinámica (P) es el valor que sustituye la carga que actúa realmente por una carga constante utilizada en el cálculo de la vida útil.
Si se conoce el número de revoluciones, se puede convertir en vida útil por unidad de tiempo, por lo que también resulta útil a la hora de comprobar si se cumple el tiempo de funcionamiento necesario.
Fuente: Nippon Seiko Co., Ltd. (NSK) «Carga nominal dinámica básica y vida útil a fatiga»
Factores que influyen en la vida útil de los rodamientos
La vida útil real de un rodamiento no viene determinada únicamente por la vida útil nominal básica calculada. Además de la carga y la velocidad de rotación, también influyen en gran medida el estado de lubricación, la temperatura, la entrada de cuerpos extraños y la precisión de montaje.
Por ejemplo, si la lubricación es insuficiente, aumenta la fricción entre los elementos rodantes y las superficies de rodadura, lo que puede provocar la generación de calor o incluso el agarrotamiento. La entrada de polvo o humedad, la inclinación del eje y un ajuste inadecuado también son factores que provocan cargas o vibraciones en determinadas partes.
Debido a estos factores, la vida útil real puede ser inferior al valor calculado. Para garantizar la vida útil prevista, es imprescindible tener en cuenta el entorno de uso y las condiciones de montaje.
Métodos de mantenimiento para prolongar la vida útil de los rodamientos
Para mantener el rendimiento de los rodamientos a largo plazo, no solo es fundamental seleccionarlos adecuadamente, sino que también son imprescindibles su montaje, lubricación e inspección diaria. Si se detectan a tiempo las anomalías durante su uso, es más fácil evitar averías repentinas y paradas de la maquinaria.
A continuación, presentamos los métodos de mantenimiento que conviene tener en cuenta para prolongar la vida útil de los rodamientos.
Realizar un montaje y una lubricación adecuados
Para sacar el máximo partido al rendimiento original de los rodamientos, es fundamental un montaje correcto y una lubricación adecuada. Si se aplica un impacto fuerte durante la instalación, pueden producirse arañazos o abolladuras en la superficie de rodadura, lo que podría provocar ruidos extraños, vibraciones y un deterioro prematuro.
Es fundamental utilizar herramientas específicas o prensas, y realizar la instalación siguiendo los procedimientos adecuados. El lubricante tiene la función de reducir la fricción y el desgaste entre los elementos rodantes y la superficie de rodadura.
Entre las opciones disponibles, como la grasa o el aceite, se debe elegir la más adecuada para las condiciones de uso, tales como la carga, la velocidad de rotación y la temperatura. Durante el uso, compruebe el estado del lubricante según sea necesario y repóngalo o cámbielo adecuadamente, ya que esto contribuye a lograr una larga vida útil.
Comprobar ruidos, vibraciones y cambios de temperatura
Para detectar a tiempo cualquier anomalía en los rodamientos, es importante comprobar periódicamente los ruidos, las vibraciones y los cambios de temperatura durante el funcionamiento. Un ruido diferente al habitual, un aumento de las vibraciones o un aumento anómalo de la temperatura pueden indicar una lubricación deficiente, la entrada de cuerpos extraños o daños por fatiga.
Durante la inspección, además del estado de la zona circundante al rodamiento, compruebe también si el lubricante presenta decoloración, endurecimiento o la presencia de cuerpos extraños. Si es necesario, utilice un vibrómetro o un termómetro, ya que así resultará más fácil detectar cambios que son difíciles de apreciar a simple vista.
Detectar las anomalías de forma temprana es fundamental para evitar averías graves o paradas repentinas de la maquinaria.
La importancia de los rodamientos en los motores
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En los motores, los rodamientos soportan las partes giratorias, como el rotor y el eje, y se encargan de mantener una rotación estable. El tipo de rodamiento, su precisión, el estado de lubricación y las condiciones de montaje son algunos de los factores que influyen en las vibraciones, el ruido, la precisión de rotación y la vida útil del motor.
Por último, explicaremos el impacto que tienen los rodamientos en el rendimiento del motor y los aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de realizar la selección de motores.
Influencia de los rodamientos en el rendimiento del motor
En los motores, los rodamientos permiten mantener una rotación estable al soportar el rotor y el eje en la posición adecuada. Especialmente en aplicaciones que requieren alta velocidad de rotación, silencio y precisión de rotación, el rendimiento y el estado de los rodamientos son factores clave que determinan las características generales del motor.
Si la precisión, el juego interno, el estado de lubricación o la forma de montaje no se ajustan a las condiciones de uso, pueden aumentar la oscilación del eje y la fricción, lo que puede provocar vibraciones, ruido y generación de calor. Si persisten una lubricación deficiente o una carga excesiva, esto también puede provocar un deterioro prematuro de los rodamientos.
Para garantizar el rendimiento y la vida útil que se esperan del motor, es importante seleccionar los rodamientos adecuados para la aplicación, teniendo en cuenta las especificaciones requeridas, como la velocidad de rotación, la carga y el silencio de funcionamiento.
Puntos clave para la selección de rodamientos adecuados para motores
A la hora de seleccionar rodamientos para motores, es importante tener en cuenta no solo la velocidad de rotación y la carga, sino también el tamaño, la vida útil requerida, la temperatura de uso y la silenciosidad. En primer lugar, hay que comprobar si el rodamiento es compatible con la velocidad máxima del motor y tener en cuenta la magnitud y la dirección de la carga que se aplica al eje.
En los motores compactos, el espacio disponible para su instalación es limitado, por lo que las dimensiones —como el diámetro del eje, el diámetro exterior y la anchura— también son condiciones importantes. En aplicaciones en las que se requiere un funcionamiento silencioso, es necesario comprobar las vibraciones y el ruido; si se utilizan en entornos con temperaturas extremas, también hay que tener en cuenta el lubricante y el método de sellado.
Finalmente, se comparan estas condiciones con las especificaciones requeridas para el motor en su conjunto y se selecciona el rodamiento adecuado.
Resumen
Los rodamientos no solo sostienen el eje giratorio y reducen la fricción, sino que también son componentes fundamentales que influyen en la precisión de giro, las vibraciones, el ruido y la vida útil de las máquinas y los motores. Para obtener un rendimiento estable, es necesario seleccionar el tipo y las especificaciones adecuadas para cada aplicación, teniendo en cuenta la carga, la velocidad de giro, las dimensiones y el entorno de uso.
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