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Capacidad de carga en rodamientos

Sep 7, 2023 | Articulo

En el contexto de los rodamientos y la ingeniería, se refiere a las fuerzas y momentos que actúan sobre un componente o sistema.

Es la aplicación de una fuerza externa que ejerce una presión o influencia sobre una estructura o dispositivo. En el caso de los rodamientos, la carga se expresa como una fuerza que actúa sobre el rodamiento, ya sea de manera radial, perpendicular al eje del rodamiento, o axial, paralela al eje del rodamiento, y puede incluir tanto cargas estáticas como cargas dinámicas. La capacidad de un rodamiento para soportar estas cargas de manera segura y eficiente es un factor crucial en su diseño y selección.

La carga radial, es la fuerza que actúa perpendicularmente al eje del rodamiento. Por ejemplo, el peso de una máquina que descansa sobre un rodamiento se considera una carga radial. Este tipo de carga es común en aplicaciones como ruedas y motores, donde el peso debe ser soportado y distribuido de manera uniforme.

De igual forma, la carga axial se refiere a la fuerza que actúa paralelamente al eje del rodamiento. Las cargas axiales incluyen la tracción en un vehículo o las fuerzas que surgen en sistemas de transmisión. Los rodamientos de empuje están diseñados para manejar estas cargas.

Las cargas estáticas se refieren a las fuerzas que actúan sobre un objeto o estructura sin que exista movimiento o cambio significativo en su posición. En el contexto de los rodamientos, las cargas estáticas son aquellas fuerzas que se aplican de manera constante y no cambian con el tiempo. Estas fuerzas pueden incluir el peso de una máquina, la fuerza de gravedad que actúa sobre un componente o cualquier otra fuerza que permanezca constante sin fluctuaciones.

Los rodamientos deben ser capaces de soportar estas cargas sin deformarse o sufrir daños a lo largo del tiempo. Esta capacidad se expresa a menudo como la capacidad de carga estática en las especificaciones técnicas de los rodamientos. La capacidad de carga estática indica la máxima carga que un rodamiento puede soportar de manera continua sin sufrir daños.

Ahora, las cargas dinámicas, se refieren a las fuerzas que varían con el tiempo debido a la rotación o movimiento de las partes involucradas. Cuando un rodamiento gira o se desplaza, las fuerzas aplicadas a él no son constantes, sino que cambian debido a la acción del movimiento. Esta capacidad se expresa como la capacidad de carga dinámica en las especificaciones técnicas de los rodamientos. La capacidad de carga dinámica indica la carga que un rodamiento puede soportar durante un número determinado de revoluciones antes de que se produzca el desgaste excesivo o el fallo.

Hablemos ahora sobre la capacidad de carga, la cual en los rodamientos posee una determinada capacidad de carga estática (Co), y también una cierta capacidad de carga dinámica (C), de la cual ya se ha hecho mención. Es así que se supone que tanto (C) como (Co), tienen un valor constante durante el tiempo de utilización del rodamiento.

La capacidad de carga estática se usa para seleccionar los rodamientos en los siguientes casos;

  • Cuando se trata de un rodamiento estacionario sometido a cargas continuas o intermitentes
  • Cuando el rodamiento gira bajo carga a velocidades muy bajas y solo necesita alcanzar una vida corta
  • Cuando el rodamiento gira y tiene que soportar elevadas cargas de choque durante una fracción de revolución, además de las cargas normales.

Si el tamaño del rodamiento se determina en base a su capacidad de carga estática, se emplea un factor de seguridad, (So) que representa la relación entre la capacidad de carga estática (Co) y la carga estática equivalente (Po).

Las cargas radiales y axiales que actúan sobre un rodamiento pueden ser convertidas en una carga estática equivalente. Esta se define como la carga radial para rodamientos radiales y axial para rodamientos axiales, que, si se aplicase, produciría la misma deformación permanente en el rodamiento que las cargas reales. Se obtiene por medio de la siguiente ecuación general:

Para calcular (Po), se deberá usar la máxima carga a la que pueda estar sometido el rodamiento, e introducir sus componentes radial y axial en la ecuación anterior.

En la siguiente tabla se muestran algunos valores del factor de seguridad basados en la experiencia, sobre rodamientos de bolas y de rodillos, para varias condiciones de funcionamiento y exigencia de rotación suave.

Para rodamientos dinámicamente cargados que hayan sido seleccionados en base a la duración, se aconseja comprobar por medio de la ecuación si su capacidad de carga estática es la adecuada, siempre y cuando se pueda determinar el valor de la carga estática equivalente del rodamiento. Si el valor de factor de seguridad que se obtenga a partir de esta ecuación resultara inferior al valor recomendado en la tabla, se deberá seleccionar otro rodamiento que tenga una mayor capacidad de carga estática.

La carga dinámica equivalente, se define como una carga hipotética constante en magnitud y dirección, que si actuara radial o axialmente sobre un rodamiento, tendría el mismo efecto en la duración que las cargas reales a las que está sometido el rodamiento. En el caso de que existan cargas radiales y axiales constantes, actuando simultáneamente sobre el rodamiento, la carga dinámica equivalente se puede obtener a partir de la siguiente ecuación general:

La forma de calcular las cargas equivalentes difiere de acuerdo a cada tipo de rodamiento. Por ejemplo, para los rodamientos rígidos de bolas la carga estática equivalente será igual a la carga radial, si la relación de la carga axial entre la carga radial es menor o igual al valor (e), y adquiere valores específicos cuando dicha relación sea mayor o igual a (e), el valor de (e) es adimensional y se muestra en los catálogos de las distintas marcas de rodamiento. Para otro tipo de rodamientos la forma de calcular la carga estática equivalente puede variar.

Ahora que sabemos los distintos tipos de carga que actúan sobre los rodamientos podremos identificar qué tipo de rodamiento se adecua mejor o si es viable su elección para la tarea en la que queremos que trabaje.

Autor: Predyc
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