REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Cuando se trata de unidades con soporte, las necesidades de los equipos industriales varían. Desde las aplicaciones que necesitan alta precisión hasta las exigencias de alta carga en entornos muy contaminados, las unidades con soporte deben ofrecer la protección para rodamientos adecuada para soportar ejes, engranajes y otras partes giratorias y oscilantes. Escoja la correcta y obtendrá el rendimiento necesario para su trabajo. Escoja la equivocada y se verá condenado a un pobre rendimiento, a tiempos de inactividad y, quizá, a unos costes de propiedad más altos de los esperados.

Una de las grandes ventajas de las unidades con soporte es su gran estandarización de configuraciones de montaje y de dimensiones, con una amplia gama de opciones y soluciones para aplicaciones nuevas y de sustitución. Con tantas opciones (de soporte entero o partido, de hierro fundido o de acero fundido, por no mencionar los múltiples tipos de retenes y de mecanismos de bloqueo), puede resultar confuso y difícil escoger la unidad más adecuada para sus aplicaciones. ¿Qué factores se deben tener en cuenta al escoger la unidad con soporte que pueda proporcionar rendimiento y fiabilidad? Procederemos paso a paso.

El principio: conceptos básicos

Una unidad con soporte, a menudo denominada rodamiento de apoyo, es un sistema de rodamientos compacto. Las unidades incluyen los rodamientos, el alojamiento, los retenes y los mecanismos de lubricación y de bloqueo del eje. Con sus obturaciones, las unidades con soporte se usan con frecuencia en entornos muy contaminados para mantener el rendimiento de los rodamientos.

Nuestra discusión se centra en unidades de rodamientos de rodillos con soporte, ya que su uso está muy extendido en aplicaciones exigentes en las que la correcta elección de la unidad resulta una decisión crítica. Las unidades de rodamientos de rodillos con soporte se emplean con éxito en cintas transportadoras, equipos de manipulación de material, ventiladores y otros equipos diseñados para trabajar con grandes cargas y baja velocidad en entornos con una alta presencia de contaminantes. Si usted trabaja en el sector del cemento, áridos, electricidad, minería, papel, madera o siderurgia, tiene equipos con unidades de rodamientos de rodillos con soporte, y seguramente estará preocupado por su fiabilidad y rendimiento.

En aplicaciones exigentes que emplean unidades de rodamientos de rodillos con soporte, los rodamientos más usados son los de rodillos esféricos y los de rodillos cónicos.

Los rodamientos de rodillos esféricos son los más habituales en aplicaciones industriales generales, ya que ofrecen un buen rendimiento y capacidad para soportar cargas radiales con una carga axial limitada. También aceptan un grado normal de desalineaciones dinámicas del eje (+/- 1,5 grados), lo que los convierte en la elección favorita en las unidades con soporte.

Los rodamientos de rodillos cónicos soportan cargas radiales y axiales, como las que se producen en grandes ventiladores, transportadores de tornillo y sinfines. Son una buena elección en aplicaciones con ejes verticales (que suelen implicar grandes cargas axiales) o en aquellas que requieren una gran rigidez y un juego limitado.

En comparación con las unidades de rodamientos de bolas con soporte, las de rodamientos de rodillos son el verdadero caballo de batalla de este sector. Y una buena elección es fundamental. La unidad correcta aporta mejoras al rendimiento, al tiempo de actividad, a las necesidades de mantenimiento y al coste total de propiedad.

¿Qué necesita para escoger una unidad de rodamiento de rodillos con soporte? Empecemos con el tipo de alojamiento y luego pasemos a las opciones para el material del alojamiento, los retenes y los mecanismos de bloqueo.

Tipo y material del alojamiento

La selección de la mejor unidad con soporte para su aplicación empieza con el tipo de alojamiento, que puede afectar al coste total de propiedad y a la facilidad de instalación.

Los alojamientos para rodamientos de rodillos están disponibles en dos variedades: la primera, conocida como soporte partido, se puede desmontar y contiene componentes que se pueden sustituir y reparar; la segunda, conocida como soporte entero, se entrega como una unidad totalmente compacta y montada.

Ambas tienen sus ventajas, aunque diferentes en cada caso. Las unidades de soporte partido tienen un diseño modular, lo que permite reducir los costes de inventario. Se puede usar un mismo tamaño de alojamiento para diferentes diámetros de eje o rodamientos. Los soportes partidos usan anillos de localización centrados y de idéntica anchura para fijar el rodamiento. Los alojamientos de los soportes partidos suelen tener muescas en la superficie, lo que permite una fácil localización para perforar y abrir orificios para lubricación y sistemas de monitorización o pernos de sujeción adicionales. Se pueden cambiar fácilmente los tipos de retenes (retenes de dos labios, retenes de anillo cónico, retenes de laberinto, retenes de taconite), en función de las condiciones de funcionamiento.

Para ejes superiores a 125 mm (5 pulgadas), se suelen preferir unidades partidas. Dado su gran tamaño, a menudo es más fácil manipular estas grandes unidades en piezas, a causa de su peso total. El diseño partido permite separarlas e instalarlas en secciones. Posteriormente, si la unidad requiere mantenimiento, se pueden cambiar los rodamientos y los retenes sin necesidad de sustituir toda la unidad o volver a montar la base.

Para ejes de menos de 125 mm (5 pulgadas), las unidades enteras son una buena elección, porque el tamaño y peso de la unidad representan menos problemas a la hora de la instalación. Estas unidades, que vienen montadas, engrasadas y selladas de fábrica, van directamente del almacén al eje y se pueden instalar, asegurar y alinear en 15 minutos.

Las unidades de bloque separado suelen necesitar unos 80-90 minutos de instalación y requieren personal de mantenimiento cualificado para garantizar su correcto montaje y alineamiento. Los instaladores emplean calibres de espesor para ajustar el juego interno de los rodamientos y así garantizar un encaje adecuado en el eje. Además, deben aplicar el par adecuado al apretar los pernos de las tapas del alojamiento, para evitar dañarlas. También deben untar la unidad con grasa antes del montaje (véase más adelante para más información sobre lubricación).

Las unidades con soporte entero y de soporte partido se suelen configurar con un rodamiento popular de apoyo. Las unidades enteras también se ofrecen con diversos tipos de alojamiento, como bridas redondas y cuadradas, bloques tensores y bridas pilotadas.

El material más habitual del alojamiento es hierro fundido. Sin embargo, algunas aplicaciones con cargas de muy alto impacto o montaje no horizontal (vertical o invertido) requieren alojamientos de mayor resistencia. En tales aplicaciones, los alojamientos de los rodamientos de rodillos en unidades estándar de hierro fundido pueden sufrir deformación plástica o "abultamiento". El montaje vertical o invertido puede reducir las especificaciones de capacidad habituales para alojamientos de hierro fundido.

El hierro fundido dúctil ofrece resistencia y protección adicionales para cargas de alto impacto. El acero fundido ofrece aún más resistencia y se puede montar en cualquier configuración sin ninguna reducción en las especificaciones de capacidad.

Lubricación y retenes

Cuando las unidades de rodamientos con soporte no alcanzan su esperanza de vida máxima, suele ser resultado de unas prácticas de lubricación inadecuadas o de la introducción de contaminación. Un retén fuerte y efectivo es fundamental para mantener las superficies internas de contacto sin impurezas y correctamente lubricadas, lo que a su vez alarga la vida de los rodamientos y aumenta el tiempo de actividad.

Hay muchas opciones para escoger el tipo de retén, incluyendo diseños de contacto, que ofrecen un labio en contacto físico con el eje, y diseños sin contacto, que cumplen su función de retención sin contacto físico.

A continuación se describen los tipos de retenes más habituales.

• Doble labio: uno de los tipos de retén de contacto más habituales, con buena resistencia al desgaste a baja velocidad.
• Triple labio: retén de contacto que ofrece una protección superior a velocidades bajas y moderadas.
• LOR: diseño sin contacto preferido para entornos de altas velocidades y/o pares bajos.
• Anillo cónico: diseño de contacto en dos piezas para aplicaciones de alta velocidad o en las que la rugosidad del eje provoca un desgaste prematuro.
• Laberinto: diseño ranurado sin contacto preferido para entornos de alta temperatura y alta velocidad.
• Taconite: diseño de contacto preferido para entornos con alta contaminación; recibe el nombre del polvo de una variedad de hierro bandeado contra la que es difícil aislar.

La elección del material del retén también afecta a su vida útil, de modo que es recomendable tener en cuenta las condiciones del entorno de su aplicación al tomar la decisión. El caucho nitrílico es el material de retén más habitual y es efectivo en la mayoría de retenes de labio de contacto empleados en aplicaciones industriales. Viton® y Teflon® ofrecen la capacidad de soportar temperaturas y velocidades más altas, respectivamente.

Para una mayor protección, hay retenes secundarios, cubiertas y tapas de cierre que se pueden añadir a las unidades de bloque macizo. Si en la aplicación interviene una cantidad excesiva de agua, polvo y/o emulsion, o si la unidad de rodamientos necesita lubricante limpio en el interior, considere una unidad entera con cubiertas.

Los bloques separados usan retenes que se colocan sobre el eje mecanizado. Las unidades de bloque macizo están diseñadas de modo que el retén contacte con el anillo interno del rodamiento, lo que resulta en una interfaz de sellado muy efectiva. Además, como el retén contacta con el anillo interno, prácticamente se elimina la posibilidad de daño al eje a causa del desgaste del retén.

A menudo se requiere la relubricación de las unidades con soporte para garantizar un adecuado rendimiento de los rodamientos. La frecuencia y la cantidad de la lubricación dependen de las condiciones de funcionamiento. Las aplicaciones exigentes, como las que se realizan en entornos con una alta concentración de residuos o en condiciones de lavado, suelen requerir una lubricación más frecuente. Unas adecuadas prácticas de lubricación unidas a un retén efectivo, ayudan a mantener los residuos y el agua en el exterior y a conservar el lubricante en el interior, lo que permite ampliar los intervalos de mantenimiento y reducir los costes.

Hay una gran variedad de lubricantes disponibles para las unidades de rodamientos de rodillos con soporte, incluidas las que permiten proteger los rodamientos en entornos de alta temperatura o las que incorporan aditivos antidesgaste o hidrorresistentes. Siga siempre las recomendaciones del fabricante del equipo original en lo que respecta a la selección, el purgado y el relleno de lubricante.

Mecanismos de bloqueo

Un adecuado mecanismo de bloqueo del eje puede simplificar y acelerar la instalación y el mantenimiento de la unidad con soporte, así como ayudar a un funcionamiento sin incidencias. Con las unidades de bloque separado, la elección habitual es un mecanismo de bloqueo de eje cónico que proporciona flexibilidad en el posicionamiento axial del rodamiento sobre el eje y garantiza su bloqueo sobre el mismo. Sin embargo, con las unidades de bloque macizo hay muchas más opciones, en función de las prioridades, diseño del eje y consideraciones de montaje.

La tabla de la imagen adjunta indica las opciones más habituales para mecanismos de bloqueo y las aplicaciones en las que se usan con más frecuencia.

Coste total de propiedad

Al escoger un soporte, hay que considerar no solo el precio inicial de compra, sino también el coste de poseer y mantener la unidad durante toda su vida útil, así como la duración de esta vida útil. A largo plazo, lo que importa es el coste total de propiedad.

El coste total de propiedad no incluye solamente el coste inicial de la unidad, sino también el coste de instalación, de relubricación y de sustitución de componentes defectuosos. Es importante tener en cuenta todos estos costes a la hora de evaluar la unidad de rodamientos de rodillos con soporte más efectiva para su aplicación.

A continuación se muestran algunas consideraciones relevantes para el coste total de propiedad:

Tanto las unidades de rodamientos de rodillo con soporte de bloque macizo como las de bloque separado ofrecen una gran variedad de opciones de protección frente a la contaminación y proporcionan una larga vida útil a los rodamientos. En general, debido al diseño del producto, los componentes estándar de una unidad de bloque macizo tienden a proporcionar mejor protección frente a la contaminación que los de una unidad de bloque separado.

Las unidades de rodamientos de rodillo con soporte tienen un papel importante en la maximización del tiempo de actividad de equipos críticos. La elección de la solución correcta permite aumentar el tiempo de actividad y la fiabilidad. Al escoger la unidad más efectiva para sus tareas, considere las prioridades específicas, como la facilidad de instalación, el entorno de funcionamiento y el coste total de propiedad.