Como es sabido los rodamientos son aquellos elementos mecánicos que soportan y guían un eje en movimiento rotacional, permitiendo el giro sobre su eje transversal con mínima fricción mientras transmite cargas radiales y/o axiales y sus componentes. En el caso de bombas centrífugas las cargas radiales se deben al flujo del agua sobre la voluta y el cuerpo hidráulico y las cargas axiales son producidas por la asimetría de presión entre la succión y descarga. Además estas últimas varían dependiendo si la bomba es vertical, horizontal, simple o de múltiples etapas. Imagen 1.
Imagen 1. Componentes de carga radial / axial en eje de bomba
El eje del motor y la bomba puede ser continuo o partido, este último presenta un acoplamiento generalmente flexible que garantiza la transmisión de potencia mecánica (torque – velocidad) del motor a la bomba y de ésta al fluido. En este último caso es de alta relevancia el alineamiento en el conjunto motor – bomba en los tres grados de libertad, a fin de evitar sobrecargas, vibraciones, desgastes, etc. Es común en bombas centrífugas, tal cual turbomáquinas, que dichas cargas radiales / axiales sean soportadas por rodamientos rígidos de bolas y con contacto angular (comúnmente). Esto no quiere decir, que no se puedan utilizar otros tipos de rodamientos, siempre y cuando cumplan con condiciones geométricas, resistencia de cargas dinámicas (C),estáticas (Co) y dinámica equivalente (P).
Las partes generales de un rodamiento son las mostradas en la imagen 2.
Imagen 2. Partes de rodamiento rígido de bolas.
Los rodamientos rígidos de bolas
Los rodamientos rígidos de bolas tienen una construcción simple y son fáciles de manejar y mantener. Pueden funcionar a altas velocidades y soportar tanto cargas radiales como axiales. Los rodamientos rígidos de bolas (en varias marcas) están disponibles en diseños de una y dos hileras. Sus ventajas especiales son
- calidad robusta para bombas de una sóla etapa, montaje horizontal. Útil tanto para el cuerpo de bomba como para el motor tanto delantero como trasero.
- alta capacidad de carga radial.
- bajo rozamiento y funcionamiento silencioso.
Se puede suministrar una amplia variedad de tipos y tamaños; rodamientos estándar para aplicaciones convencionales así como no convencionales. La relación costo/rendimiento de los rodamientos rígidos de bolas es excelente.
Por motivos de fabricación, los rodamientos abiertos (sin obturar), que también están disponibles en versiones obturadas, tienen rebajes para retenes en el aro exterior.
Los rodamientos con placas de protección o retenes en ambos lados se suministran lubricados con una grasa de base lítica. Esta grasa posee unas buenas propiedades antioxidantes y se puede usar a temperaturas entre –30 y +110 °C. Los rodamientos obturados están lubricados de por vida y no necesitan mantenimiento.
Además de los rodamientos relacionados en las tablas, la gama de rodamientos también incluye:
- rodamientos con ranura para anillo elástico en el aro exterior
- rodamientos con dimensiones en pulgadas
- rodamientos “max” con escote de llenado
- rodamientos para rodillos de transportadores
- rodamientos para altas temperaturas.
Imagen 3. Rodamiento rígido de bolas y sus designaciones
Rodamientos de contacto angular
Los rodamientos de bolas con contacto angular tienen los caminos de rodadura de sus aros interior y exterior desplazados uno de otro en la dirección del eje del rodamiento. Esto significa que son particularmente adecuados para soportar cargas combinadas, es decir, cargas radiales y axiales actuando simultáneamente. Los rodamientos de una hilera pueden soportar cargas axiales que actúan solamente en una dirección, y por tanto están ajustados normalmente contra un segundo rodamiento.
Hay una gran selección de rodamientos de una hilera para montar individualmente así como rodamientos “para apareamiento universal” para montar en disposiciones emparejadas, y la gama de tamaños es extensa. Lo mismo sucede con los rodamientos de dos hileras, que están disponibles en versiones abiertas y obturadas. El rendimiento y fiabilidad de los rodamientos de bolas con contacto angular derivan de:
- su diseño interno optimizado
- alta exactitud de giro
- calidad robusta para bombas multietapa verticales sobre todo la sección hidráulica.
Las ventajas son su elevada capacidad de carga y altos límites de velocidad, bajas temperaturas de funcionamiento, largos intervalos de relubricación y funcionamiento silencioso. Los rodamientos en una hilera tienen un ángulo de contacto de 40º soportando carga axial en un sólo sentido, mientras que los de 2 hileras tienen un ángulo de contacto de 32º soportando carga axial en ambos sentidos y estos son más compactos para mantener el mismo ancho de cara.
Imagen 4. Rodamientos de contacto angular de una hilera y 2 hileras
magen 5. Designación de rodamientos. Iniciando con 6 y 7 para rodamientos comunes en bombas centrífugas
Ejemplos de diversos catálogos según normas ISO 281:1993; ISO 76-1987; :
Rodamiento 6205-2Z-C3
[Rodamiento rígido de bolas, diámetro interno 25mm, diámetro externo 52mm, ancho de cara 15 mm Capacidad de carga dinámica 15 KN, Sello metálico a ambos lados, Ajuste mayor al normal (C3) ]
Rodamiento 6308-2RS1-C2
[Rodamiento rígido de bolas, diámetro interno 40mm, diámetro externo 80mm, ancho de cara 18 mm Capacidad de carga dinámica 30,7 KN,Sello de hule a ambos lados, Ajuste interno menor al normal (C2) ]
Rodamiento 7206-2RS1-C2
[Rodamiento de contacto angular, diámetro interno 30mm, diámetro externo 62mm, ancho de cara 16 mm Capacidad de carga dinámica 23,8 KN,Sello de hule a ambos lados, Ajuste interno menor al normal (C2) ]
Rodamiento 7210-ZZ-C3
[Rodamiento de contacto angular, diámetro interno 50mm, diámetro externo 90mm, ancho de cara 20 mm Capacidad de carga dinámica 39 KN, metálico a ambos lados, Ajuste interno mayor al normal (C3) ]
TIP: El diámetro interno del rodamiento es igual al externo del eje. Los últimos 2 dígitos se multiplican por 5 para obtener dimensión en milímetros.
6205 = 05 * 5 = 25 mm
6308 = 08 * 5 = 40 mm
7206 = 06 * 5 = 30mm
7210 = 10 * 5 = 50 mm
Fuentes:
- Shigley, J. E.; Budynas, R. G.; Nisbett, J. K. Diseño en ingeniería mecánica. McGraw-Hill 2006
- Apuntes Curso Elementos de Máquinas ITCR 2006
- Gama popular rodamientos SKF 2006
Ing. Johnny Garita G.
Gerente de Ingeniería y Proyectos
VyP Asesores S.A. Grupo Aquakemi