Tipos de Cojinetes
Existen dos categorías principales de cojinetes: lisos y antifricción (de rodadura). Los cojinetes lisos operan bajo el principio de movimiento deslizante, mientras que los cojinetes de rodadura funcionan bajo el principio de movimiento de rodadura.
Cojinetes Lisos (Cojinetes de Fricción Deslizante)
Los cojinetes lisos operan bajo el principio de fricción deslizante y no emplean elementos de rodadura; generalmente son más silenciosos que los cojinetes antifricción ya que no tienen partes móviles. Los cojinetes lisos pueden usarse para aplicaciones rotacionales o lineales. Por ejemplo, un eje que gira en un orificio representa un cojinete liso utilizado para restringir el movimiento rotacional; un cajón deslizante representa una aplicación lineal. Los cojinetes lisos generalmente se eligen para aplicaciones de alta carga y baja velocidad.
Los cojinetes lisos también se conocen como cojinetes deslizantes, cojinetes de película delgada, cojinetes de película, cojinetes de muñón, cojinetes de metal blanco, cojinetes de metal Babbitt, cojinetes hidrodinámicos y cojinetes hidrostáticos. Desafortunadamente, estos términos no siempre se aplican correctamente, lo que lleva a confusión. Por ejemplo, los cojinetes de metal Babbitt son cojinetes fabricados con metal Babbitt (una aleación de metal blando), pero a menudo se etiqueta incorrectamente a todos los cojinetes lisos como ‘cojinetes Babbitt’.
Los cojinetes de metal liso se utilizan en muchos equipos de maquinaria grande, incluidos turbinas de vapor y grandes buques marinos de dos tiempos, pero también se utilizan en casi todos los motores de combustión interna (IC), ya que permiten que el cojinete se instale en dos o más piezas separadas.
Lubricación de Cojinetes Lisos
Deslizar un material sobre otro crea fricción, calor y desgaste. Excepto cuando se utilizan para aplicaciones de carga muy baja, un cojinete liso siempre empleará algún tipo de lubricante para reducir la fricción. Teóricamente es posible usar muchos líquidos y gases como lubricantes, aunque el más común es el aceite mineral. Otros lubricantes probados incluyen agua, refrigerante líquido, queroseno, gasolina, varios ácidos e incluso metal fundido. Consulte nuestro artículo sobre lubricación de cojinetes para más detalles.
Los lubricantes de cojinetes lisos separan toda la superficie del cojinete de la superficie de carga, por lo tanto, teóricamente no hay contacto entre las dos superficies deslizantes. Aunque teóricamente no hay contacto entre las superficies, en realidad es muy difícil separar completamente las dos superficies en todo momento.
Lubricación de Cojinetes Lisos
La mayoría de los cojinetes lisos utilizan lubricante líquido. Por ejemplo, casi todos los automóviles utilizan algún tipo de sistema de lubricación con aceite. El aceite se bombea al espacio entre el cojinete y las superficies de carga (lubricación hidrostática) y esto crea una película delgada de aceite que separa completamente -teóricamente- las dos superficies deslizantes. Una vez que el motor está en funcionamiento (cuatro tiempos o dos tiempos), es posible lubricar el motor debido al movimiento del eje (lubricación hidrodinámica).
Los cojinetes lisos nunca deben ponerse en servicio sin algún tipo de lubricación, el desgaste al arrancar suele ser mayor que el desgaste durante todo el período en que el motor está en funcionamiento.
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Cojinetes de Fluido (Hidrostáticos e Hidrodinámicos)
Los cojinetes de fluido son cojinetes que utilizan una capa delgada de aceite o gas para separar completamente las superficies del cojinete de la carga. Este tipo de cojinete se utiliza para aplicaciones de alta carga y alta velocidad. Los cojinetes de fluido se clasifican como hidrostáticos y/o hidrodinámicos.
Los cojinetes hidrostáticos se lubrican utilizando una bomba externa para mantener una presión estática. Por ejemplo, un sistema de lubricación puede consistir en un cárter de aceite, bomba y cojinetes. El sistema es hidrostático porque la bomba de aceite proporciona la presión estática necesaria para la lubricación.
Los cojinetes hidrodinámicos se lubrican por el movimiento del propio eje. El eje en movimiento gira y crea una cuña de aceite entre las superficies de contacto del cojinete.
Es posible que un cojinete sea lubricado tanto hidrodinámicamente como hidrostáticamente. Por ejemplo, una bomba de aceite puede lubricar los cojinetes antes de que el motor se encienda (lubricación hidrostática), pero la bomba se apagará una vez que el motor esté en funcionamiento (lubricación hidrodinámica).
Materiales Sacrificables
El material de los cojinetes lisos se elige para ser sacrificable en comparación con el muñón (área del eje donde se monta el cojinete) al que está montado. Si se frotan dos materiales, el material sacrificable es el que comienza a desgastarse primero. Los cojinetes lisos son sacrificables porque de lo contrario el muñón se desgastaría en lugar del cojinete. Esto es indeseable porque el muñón (parte de un eje) suele ser más caro y más difícil de reemplazar que el cojinete.
¿Qué es un cojinete de muñón?
El área de un eje que se acopla con un cojinete se conoce como muñón. Un cojinete de muñón es un cojinete que se monta sobre un muñón, pero también podría llamarse cojinete liso, o cojinete de metal Babbitt, etc. (si está fabricado con metal Babbitt), lo cual también sería correcto. Debido a que muchos nombres son correctos, pero a veces se aplican incorrectamente, a menudo hay confusión sobre la nomenclatura de los cojinetes lisos. Los cojinetes de muñón pueden fabricarse de una pieza única (sólida), o de múltiples piezas (divididas o multipartes), y pueden ser lubricados o no lubricados.
Sólido, Dividido o Multipartes
Los cojinetes lisos pueden ser sólidos, divididos o multipartes. Un cojinete liso sólido es la forma más simple de cojinete, consiste en un cilindro con un orificio perforado a través del eje central. Los cojinetes divididos son similares a los cojinetes sólidos, pero el cojinete consiste en dos piezas. Los cojinetes multipartes consisten en más de dos piezas. Ejemplos de cojinetes lisos sólidos incluyen bujes y manguitos.
Ejemplos de cojinetes lisos divididos incluyen cojinetes de muñón de cigüeñal.
360 o 180 Grados de Contacto
Un cojinete liso que tiene contacto de 360 grados con su muñón de acoplamiento, se llama ‘cojinete de contacto completo’, o, ‘cojinete completo’. Un cojinete liso que tiene contacto de 180 grados -o menos- con su muñón de acoplamiento, se llama ‘cojinete de contacto parcial’. Si el diámetro del eje es mayor que el del diámetro interno del cojinete, el cojinete se clasifica como ‘cojinete de muñón ajustado’.
Los cojinetes de contacto completo se utilizan cuando la carga varía y puede actuar en varias direcciones; un cigüeñal de motor utiliza cojinetes de contacto completo. Los cojinetes parciales se utilizan cuando la carga es constante y se aplica en solo una dirección.
Cojinete Cilíndrico Liso
Los cojinetes cilíndricos lisos son el diseño más simple de cojinete liso. Este tipo de cojinete consiste en un cilindro con un orificio perforado a través del eje central, no tiene canales de lubricación. Los cojinetes cilíndricos no lubricados son solo adecuados para aplicaciones de baja carga. Muchos cojinetes lubricados con gas son cojinetes cilíndricos lisos, esto incluye aquellos utilizados para discos duros de computadoras (el tipo antiguo que utilizaba un disco magnético giratorio).
Las aplicaciones de los cojinetes cilíndricos lisos son limitadas a menos que se modifique el diseño. Agregar algún medio para introducir lubricante a las superficies del cojinete permite que el cojinete se use a cargas y velocidades más altas. Agujeros de aceite y ranuras de aceite se utilizan para distribuir el lubricante a las superficies de carga del cojinete. Los tipos más comunes de cojinetes cilíndricos lubricados son el cojinete de cuatro ranuras axiales y el cojinete de ranura elíptica.
Cojinetes Liso, Dividido y Multipartes
Los cojinetes lisos divididos se utilizan por varias razones:
- Los cojinetes divididos se pueden montar en ejes que no son continuamente rectos.
- Los cojinetes divididos se pueden montar sin quitar el eje.
Cojinetes de Manguito
Los cojinetes de manguito son cojinetes cilíndricos lisos que se han fabricado con dos materiales separados. Este tipo de cojinete tiene un revestimiento delgado en la superficie del cojinete que se acopla con el muñón. La superficie del cojinete que enfrenta al muñón generalmente está recubierta con un material sacrificable, por ejemplo, un metal blando, mientras que el cuerpo principal del cojinete (no en contacto con el muñón) está hecho de un material diferente, por ejemplo, acero.
Cojinetes de Buje
Los cojinetes de buje son cojinetes cilíndricos lisos fabricados de una única pieza de material. Solo hay una diferencia entre un cojinete de manguito y un cojinete de buje; los cojinetes de manguito usan un revestimiento delgado de material de cojinete que se acopla con un eje, mientras que los cojinetes de buje se fabrican completamente de un solo material. Los bujes suelen ser más delgados que los manguitos y son estructuralmente más débiles.
Esféricos
Los cojinetes lisos esféricos se utilizan cuando la desalineación puede dificultar el uso de otros diseños de cojinetes. El anillo interior del cojinete es libre de girar dentro de un anillo exterior esférico, lo que permite que el cojinete pivote/gire para coincidir con la orientación del eje. Otros tipos de cojinete esférico incluyen el cojinete de rodillos esféricos.
Cojinete Liso Esférico
Los cojinetes lisos esféricos se clasifican como ‘requieren mantenimiento’ o ‘libres de mantenimiento’.
Los cojinetes lisos esféricos libres de mantenimiento utilizan un material PTFE para separar los anillos interior y exterior; este tipo de cojinete a veces se llama ‘PTFE sobre metal’. El PTFE se autolubrica y el cojinete no requiere mantenimiento (no se debe agregar lubricante).
Los cojinetes lisos esféricos que requieren mantenimiento necesitan ser lubricados periódicamente; este tipo de cojinete a veces se llama ‘metal sobre metal’.
Nota
Ningún componente o máquina es realmente ‘libre de mantenimiento’. La frase se utiliza a menudo con fines de marketing, pero es inexacta. Si un ingeniero realiza cualquier mantenimiento basado en la condición del cojinete (inspección visual, pruebas ultrasónicas, análisis de vibraciones, termografía), el cojinete está siendo mantenido. Si el cojinete se inspecciona y/o se reemplaza periódicamente, es parte de un programa de mantenimiento y, por lo tanto, está siendo mantenido. La única ocasión en que un artículo es ‘libre de mantenimiento’ es cuando se instala y opera hasta su destrucción, sin que se realicen verificaciones o mantenimiento entre la instalación y la falla.
Componentes del Modelo 3D
Este modelo 3D muestra todos los componentes principales asociados con un cojinete de metal liso típico, estos incluyen:
- Casquillo Superior
- Ranuras de Aceite
- Agujeros de Aceite Lubricante
- Casquillo Inferior
- Brida
Recursos Adicionales
https://en.wikipedia.org/wiki/Plain_bearing
https://clr.es/blog/en/plain-bearings
https://www.ggbearings.com/en/tribou/internet-bearings/bearings
https://www.maschinenmarkt.international/the-plain-bearing--function-types-and-applications-a-832022