Rodamientos autolubricantes: qué son y por qué duran

En la maquinaria rotativa, la falla de los cojinetes es la principal causa de tiempo de inactividad no planificado y es responsable de aproximadamente entre el 40 y el 50 por ciento de todas las fallas de motores eléctricos en todo el mundo, según el Electric Power Research Institute. Cojinetes autolubricantes fueron diseñados específicamente para eliminar los errores de lubricación que impulsan esa estadística. Comprender qué son, cómo funciona realmente la lubricación dentro de un rodamiento y qué los daña prematuramente brinda a los ingenieros de mantenimiento y diseñadores de equipos la base para tomar la decisión de especificación correcta en todo momento.

¿Qué es un rodamiento autolubricante?

A rodamiento autolubricante es un cojinete liso diseñado para funcionar sin lubricación externa: sin grasa, sin aceite, sin intervalos de mantenimiento. Lo logra incorporando el lubricante directamente en su estructura, ya sea como un aditivo sólido dentro del material del rodamiento, como una matriz porosa que libera aceite bajo presión y calor, o como un revestimiento integrado que transfiere una fina película lubricante sobre el eje a medida que gira.

La definición que importa en términos de ingeniería: un rodamiento autolubricante es cualquier rodamiento cuyo rendimiento tribológico se sustenta enteramente mediante materiales o estructuras internas al propio rodamiento, sin dependencia del lubricante aplicado externamente para su vida útil nominal.

¿Es necesario lubricar los rodamientos?

Los rodamientos estándar (rodamientos de bolas, rodamientos de rodillos, rodamientos cónicos) requieren lubricación sin excepción. Sin una película lubricante que separe los elementos rodantes de la pista de rodadura, el contacto metal con metal se produce a los pocos segundos del arranque, generando calor, picaduras en la superficie y desgaste acelerado que conduce a fallas.

El lubricante de un rodamiento convencional cumple cuatro funciones simultáneamente:

• Forma una película hidrodinámica que evita el contacto metálico directo entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura.
• Elimina el calor generado por el contacto rodante y la fricción interna.
• Protege las superficies internas de la oxidación, el ingreso de humedad y los medios de proceso corrosivos.
• Suspende y elimina los restos de desgaste y las partículas contaminantes antes de que causen daños abrasivos.

La distinción crítica: rodamiento autolubricantes cumplen estas cuatro funciones a través de su estructura material en lugar de mediante un mantenimiento periódico. Un cojinete de bronce sinterizado libera el aceite almacenado en condiciones de funcionamiento; un cojinete revestido de PTFE transfiere una película de transferencia al eje; un rodamiento obturado con grafito libera lubricante a altas temperaturas cuando la grasa convencional fallaría. La lubricación está incorporada, no se agrega externamente.

Por qué fallan los rodamientos: las seis causas fundamentales

El programa SKF Bearing Failure Analysis, que se basa en más de 100 años de datos de campo, atribuye aproximadamente el 80 por ciento de las fallas prematuras de los rodamientos a causas evitables. Comprender estas causas fundamentales es el primer paso para especificar si una rodamiento autolubricante o un rodamiento lubricado convencionalmente es la elección correcta para una aplicación determinada.

Las fallas relacionadas con la lubricación por sí solas representan más de un tercio de todas las fallas prematuras de rodamientos en el campo. Este es el principal caso de ingeniería para rodamiento autolubricantes en aplicaciones donde el acceso para mantenimiento está restringido, los intervalos de lubricación son difíciles de cumplir o los entornos operativos (alta temperatura, alta humedad, exposición a productos químicos) degradan rápidamente los lubricantes convencionales.

Contaminación: el acelerador silencioso del fracaso

La contaminación es el modo de falla de los rodamientos más subestimado en entornos industriales. Una sola partícula de residuos duros de sólo 1 micrón más grande que el espesor de la película lubricante del rodamiento es suficiente para iniciar abolladuras en la superficie de la pista de rodadura. En plantas de cemento, acerías y operaciones mineras, la sílice en el aire y los desechos metálicos crean condiciones de contaminación que reducen la vida útil de los rodamientos en un 75 por ciento o más en comparación con las condiciones de prueba en salas limpias, independientemente de la calidad de la lubricación.

Sellado rodamiento autolubricantes en construcción compuesta de polímero o PTFE ofrecen una ventaja estructural aquí: no hay engrasadores, ni puertos abiertos ni intervalos de mantenimiento que requieran romper la integridad del sello. El rodamiento es un sistema cerrado desde la instalación hasta el final de su vida útil.

Preguntas frecuentes

¿Se pueden utilizar rodamientos autolubricantes en aplicaciones de alta velocidad?

Depende del tipo de rodamiento. Los rodamientos de bronce sinterizado impregnados de aceite funcionan bien a velocidades de moderadas a altas (valores PV de hasta 1,8 MPa·m/s para grados estándar). Los rodamientos compuestos de PTFE son más adecuados para aplicaciones oscilantes o de rotación lenta donde la formación de película hidrodinámica es limitada. Los rodamientos obturados con grafito generalmente están limitados a bajas velocidades, pero destacan en entornos de alta temperatura. Siempre verifique el valor PV (presión-velocidad) nominal del rodamiento con la carga y velocidad combinadas de su aplicación antes de especificarlo.

¿Cómo sé cuándo es necesario reemplazar un rodamiento autolubricante?

Los indicadores clave incluyen aumento de ruido o vibración de funcionamiento, juego medible del eje más allá de la holgura de funcionamiento especificada del rodamiento, temperatura de funcionamiento elevada por encima de la línea base o desgaste visible en la superficie de contacto del eje. Para los tipos de metal sinterizado, el reemplazo está indicado cuando el rodamiento alcanza aproximadamente el 80 por ciento del espesor de pared diseñado. Los rodamientos de polímero suelen mostrar un desgaste superficial visible o un cambio dimensional en el orificio antes de fallar.

¿Los rodamientos autolubricantes son adecuados para aplicaciones de procesamiento de alimentos?

Sí, los cojinetes autolubricantes a base de polímeros en UHMWPE, acetal o PTFE que cumplen con las normas de la FDA se utilizan ampliamente en el procesamiento de alimentos y bebidas precisamente porque eliminan el riesgo de contaminación de la grasa o el aceite que ingresan al flujo del producto. Son resistentes a la corrosión, fáciles de limpiar, no tóxicos y no requieren lubricación que pueda crear un problema de cumplimiento de seguridad alimentaria. Confirme siempre el cumplimiento de la FDA o la UE 10/2011 para el grado de polímero específico antes de la instalación en una zona de contacto con alimentos.

¿Cuál es la vida útil típica de un rodamiento autolubricante en comparación con un rodamiento engrasado?

En condiciones ideales con una lubricación correcta, un rodamiento de alta calidad puede durar más que un cojinete liso autolubricante por ciclo. Sin embargo, en aplicaciones del mundo real con variabilidad de mantenimiento, entornos hostiles o puntos de instalación inaccesibles, los rodamientos autolubricantes ofrecen consistentemente una vida útil real más larga. Los estudios de datos de campo de SKF y NSK muestran que la conversión de rodamientos engrasados ​​a alternativas autolubricantes en aplicaciones de transportadores de minería extendió el tiempo medio entre reemplazos entre 2,5 y 4 veces, principalmente al eliminar eventos de falla de lubricación.