La mayoría de las de los rodamientos oscilantes de rodillos fallas que aparecen en las primeras semanas de servicio se deben a uno de dos factores: una clase de juego radial incorrecta o un ajuste de montaje que nunca fue verificado en la práctica. Ambos son evitables, y en ambos casos el resultado depende de dos valores que el montador puede medir en planta con una galga de espesores o un comparador de carátula.
Agujero cilíndrico frente a agujero cónico: cómo elegir el método de montaje
Agujero cilíndrico se prensa o se monta por ajuste térmico directamente sobre un eje recto. Su dimensionamiento y desmontaje son más sencillos, y es la opción habitual para ejes de hasta aproximadamente 80 mm, cuando una prensa mecánica o un calentador por inducción puede realizar la operación.
Agujero cónico rodamiento (designación sufijo K, con conicidad estándar 1:12 y 1:30 en algunos tamaños grandes) se monta sobre un asiento cónico del eje o, más comúnmente, sobre un casquillo de fijación para ejes cilíndricos lisos. A medida que el rodamiento avanza sobre la conicidad, el aro interior se expande y se ajusta al eje; no se requiere resalto ni chavetero en el eje, por lo que los rodamientos oscilantes de rodillos de agujero cónico son estándar en soportes partidos tipo pedestal y en carcasas tensoras.
La contrapartida es que un montaje con agujero cónico no puede verificarse midiendo directamente el ajuste por interferencia. En su lugar, se mide cuánto se ha reducido el juego interno o cuánto ha avanzado el rodamiento sobre la conicidad. Ambos métodos se explican a continuación.
Juego interno radial: qué significan realmente C2 a C5
El juego interno radial (RIC) es la distancia total que un aro puede desplazarse con respecto al otro antes del montaje del rodamiento, medida en micrómetros (µm) según la norma ISO 5753. Rodamientos oscilantes de rodillos se suministran con Normal (CN) holgura por defecto en prácticamente todos los fabricantes.
Las clases de holgura superiores — C3, C4 y C5 — existen porque el propio montaje elimina parte de la holgura (el ajuste por interferencia expande el aro interior) y el calor en servicio reduce aún más ese valor (el aro interior trabaja a mayor temperatura que el aro exterior y se dilata con más rapidez).
Valores seleccionados para alesaje cilíndrico, según ISO 5753-1991:
Rango de alesaje (mm) | C2 (µm) | Normal (µm) | C3 (µm) | C4 (µm) |
|---|---|---|---|---|
50–65 | 20–40 | 40–65 | 65–90 | 90–120 |
80–100 | 35–60 | 60–100 | 100–135 | 135–180 |
100–120 | 40–75 | 75–120 | 120–160 | 160–210 |
140–160 | 60–110 | 110–170 | 170–220 | 220–280 |
180–200 | 70–130 | 130–200 | 200–260 | 260–340 |
Agujero cónico Los rangos de juego son más elevados que en el taladro cilíndrico para la misma dimensión nominal: para un diámetro interior de 100–120 mm, el juego Normal en un rodamiento con agujero cónico es de 100–135 µm frente a 75–120 µm en el taladro cilíndrico, porque el ajuste forzado derivado del montaje con manguito es intrínsecamente mayor y exige un juego inicial superior para situarse en el rango de funcionamiento correcto.
Cuándo pasar de Normal a C3: en cualquier aplicación con un ajuste por interferencia en el eje más ajustado de lo estándar, o con una temperatura de servicio mantenida de forma continua por encima de aproximadamente 70°C. De lo contrario, la pérdida de juego por un ajuste apretado y la dilatación térmica pueden reducir el juego Normal hasta precargar el rodamiento, y un rodamiento de rodillos esféricos precargado trabaja a mayor temperatura, lo que acelera la degradación del lubricante y acorta la vida a fatiga.
C4 y C5 se utilizan principalmente en cribas vibratorias y en aplicaciones de alta velocidad y alta temperatura, donde en servicio cabe prever una mayor pérdida de holgura.
Montaje de un rodamiento con agujero cónico: los dos métodos prácticos
Método 1 — Galga de espesores (ajuste mecánico por avance), para agujeros ≤ 120 mm
Mida la holgura en posición no montada en la parte superior del rodamiento (a las 12 en punto, rodamiento en posición vertical) utilizando una galga de espesores entre el aro exterior y el rodillo situado en la parte superior.
Desplace el rodamiento por el cono — mediante una tuerca de fijación y una arandela de seguridad para agujeros de hasta unos 80 mm, o mediante una tuerca hidráulica para tamaños mayores — comprobando periódicamente la holgura en la parte inferior (a las 6 en punto).
Deténgase cuando la reducción de holgura quede dentro del intervalo recomendado para ese diámetro de agujero (véase el ejemplo desarrollado más abajo).
En rodamientos con agujero superior a 120 mm, la deformación de los aros bajo el propio peso del rodamiento altera una lectura única. La corrección estándar consiste en medir la holgura en tres puntos en lugar de uno: "a" a las 9 en punto, "b" a las 3 en punto y "c" a las 12 o a las 6 en punto. La holgura real queda entonces 0,5 × (a + b + c). El promedio de tres puntos compensa la flecha que una lectura única interpretaría erróneamente como holgura.
Método 2 — Ajuste por tuerca hidráulica, para rodamientos sellados o de gran diámetro
Los rodamientos a rótula de rodillos sellados no pueden verificarse con una galga de espesores porque el sello impide el acceso a los rodillos. En estos casos, y también en cualquier rodamiento de gran tamaño con agujero cónico, debe emplearse una tuerca hidráulica equipada con un comparador: la presión hidráulica desplaza el rodamiento sobre el cono, mientras el comparador mide directamente el avance axial, lo que se correlaciona con la reducción de holgura a través del ángulo del cono.
Ejemplo desarrollado — agujero de 190 mm, cono 1:12, holgura normal:
Parámetro | Valor |
|---|---|
Holgura radial en estado no montado | 0.14–0.20 mm |
Reducción objetivo de holgura | 0.09–0.13 mm |
Avance axial sobre eje macizo | 1,4–2,0 mm |
Avance axial en manguito adaptador | 1,5–2,2 mm |
Juego residual mínimo después del montaje | 0,07 mm |
Téngase en cuenta que la distancia de avance axial es aproximadamente 16 veces la reducción del juego en un cono 1:12 sobre un eje macizo, y aproximadamente 18 veces para el montaje con manguito. El ángulo del cono amplifica una pequeña variación radial hasta convertirla en una distancia que puede medirse con un reloj comparador. En un cono 1:30, esos multiplicadores aumentan hasta aproximadamente 39× y 42×, respectivamente, ya que un cono menos pronunciado requiere un mayor desplazamiento axial para generar la misma expansión radial.
Límite de carga axial en manguitos adaptadores y de extracción
Cuando un rodamiento a rótula de rodillos se monta sobre un eje liso mediante un manguito adaptador o de extracción sin resalte fijo, la carga axial que puede soportar el conjunto queda limitada por la fricción entre el eje y el manguito, y no por el propio rodamiento:
Fap = 3 × B × d
donde Fap es la carga axial máxima admisible en newtons, B es el ancho del rodamiento en mm y d es el diámetro del agujero en mm. Para el 22320 rodamiento (agujero 100 mm, ancho 73 mm), ese criterio limita la carga axial en montaje con manguito a aproximadamente 21.900 N, muy por debajo de la capacidad estática del propio rodamiento. Por ello, las configuraciones montadas con manguito se especifican para aplicaciones dominadas por carga radial, no para servicios con elevada carga axial.
Aplicaciones en soportes partido y unidades tensores
Los SRB de agujero cónico montados con manguitos adaptadores son el rodamiento estándar en soportes tipo SNW/SAF y en unidades tensoras en sistemas transportadores, precisamente porque el manguito elimina la necesidad de un resalte de eje o de una chavetero: puede mecanizarse un eje liso y uniforme, y ajustar la posición de la carcasa a lo largo de su longitud. Los principios de holgura y de calado descritos arriba se aplican del mismo modo dentro de estas carcasas; la única diferencia es que la posición del aro exterior la proporciona el alojamiento de la carcasa, no un asiento de rodamiento mecanizado en un eje de mayor diámetro.
Errores habituales de montaje
Forzar el rodamiento sobre el eje sin verificar primero que asienta a tope — provoca deformación del aro, que se manifiesta como vibración prematura.
Apriete desigual de la tuerca de fijación — hace subir el rodamiento por el cono en ángulo, lo que genera desalineación; durante un tiempo la capacidad autoalineante del rodamiento puede enmascararla, pero no indefinidamente.
Omitir por completo la verificación de holgura y montar «a ojo» — la causa más frecuente de fallos prematuros en instalaciones con agujero cónico.
Utilizar una galga de espesores en un rodamiento sellado — resulta físicamente imposible obtener una lectura precisa; utilice en su lugar el método de calado.
Preguntas frecuentes
¿La holgura radial es lo mismo que la precarga del rodamiento?
No. La holgura es el espacio existente antes de aplicar cualquier carga externa; la precarga es una holgura negativa inducida de forma deliberada y utilizada en algunos pares de rodamientos de precisión. Un rodamiento oscilante de rodillos correctamente montado conserva cierta holgura residual positiva después del montaje (véase el mínimo de 0.07 mm en el ejemplo resuelto); no queda precargado.
¿Con qué frecuencia debe volver a comprobarse la holgura montada después de la instalación?
No se trata de una comprobación de mantenimiento en servicio: la reducción de holgura se verifica una sola vez, durante el montaje. A partir de ahí, se prevé la dilatación térmica durante la operación y se compensa mediante la clase de holgura seleccionada desde el inicio.
¿Un ajuste de eje más apretado implica siempre que deba pasar a C3 o C4?
Solo si la pérdida de holgura resultante llevaría al rodamiento hacia una holgura nula en condiciones de servicio. En ajustes con interferencia moderada y temperaturas normales de funcionamiento, la holgura Normal con un calado medido correctamente suele ser suficiente; pasar directamente a C4 sin verificar los cálculos puede dejar un rodamiento con juego excesivo, que se traduce en ruido y deslizamiento de los rodillos, más que en sobrecalentamiento.
Los valores de holgura y las relaciones de calado mostrados se ajustan a ISO 5753-1 y a la geometría estándar de cono 1:12/1:30. Las cifras son representativas para la combinación de diámetro interior y cono indicada; confirme los valores exactos en las instrucciones de montaje de su proveedor para el rodamiento específico antes de la instalación.
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