Rodamientos & Cojinetes

Criterios Técnicos Que Definen El Régimen De Lubricación Adecuado

En la práctica industrial, uno de los errores más recurrentes en lubricación es asumir que todos los rodamientos se comportan de la misma manera. Esta simplificación conduce a selecciones inadecuadas de lubricantes, fallas prematuras y pérdidas de confiabilidad. El régimen de lubricación correcto no depende del lubricante en sí, sino del tipo de cojinete, la geometría del contacto y las condiciones reales de operación.

Cojinetes Tipo Journal: Contacto Conforme Y Lubricación Hidrodinámica
Los cojinetes lisos, también conocidos como journal bearings, se basan en un principio de contacto conforme entre el eje (journal) y el material del cojinete. La metalurgia del cojinete es intencionalmente más blanda que la del eje, de modo que el desgaste ocurra primero en el componente reemplazable y no en el eje, cuyo reemplazo suele ser complejo y costoso.

Una lubricación adecuada permite que el eje “flote” sobre una película de aceite, logrando un régimen de lubricación hidrodinámica. Bajo estas condiciones, el espesor de la película separa completamente las superficies metálicas, minimizando el desgaste y extendiendo significativamente la vida útil del cojinete, incluso hasta igualar la vida del equipo.

Rodamientos De Elementos Rodantes: Contacto No Conforme Y EHD
A diferencia de los cojinetes lisos, los rodamientos de elementos rodantes están formados por pistas internas y externas entre las cuales giran bolas o rodillos, mantenidos en posición por una jaula. El contacto entre superficies es puntual (bolas) o lineal (rodillos), lo que da lugar a superficies no conformes.

Estas condiciones generan presiones extremadamente elevadas en la zona de contacto, del orden de cientos de miles de psi, activando el régimen de lubricación elastohidrodinámica (EHD). En este régimen, el aceite incrementa su viscosidad de forma instantánea debido a la presión, separando temporalmente el elemento rodante de la pista.

Capacidad De Carga Y Geometría Del Rodamiento
La forma del elemento rodante define la capacidad de carga. Los rodamientos de rodillos presentan mayor capacidad de carga que los de bolas, y las configuraciones de doble fila permiten soportar cargas radiales superiores. Los rodamientos de rodillos cónicos, por su geometría y ángulo de contacto, están diseñados para absorber cargas combinadas radiales y axiales, razón por la cual se emplean en ejes de dirección y aplicaciones similares.

No todos los rodamientos están diseñados para soportar empuje axial. Los rodamientos de agujas y de rodillos cilíndricos se limitan a cargas radiales, mientras que el empuje axial significativo requiere rodamientos específicos de empuje o soluciones hidrodinámicas como las zapatas basculantes en turbinas.

Influencia Del Diseño Del Sistema De Lubricación
El diseño del sistema define si se emplea aceite o grasa. La lubricación con grasa ofrece ventajas operativas como menor fuga, efecto sellante y protección inmediata al arranque. Sin embargo, presenta limitaciones en disipación de calor y desempeño a altas velocidades o cargas.

En cojinetes tipo journal, el ranurado interno cumple un rol crítico en la distribución del lubricante. Las ranuras ubicadas en zonas de carga reducen la capacidad de soporte del cojinete, por lo que deben considerarse cuidadosamente durante el diseño y al definir la viscosidad del aceite.

Viscosidad, Velocidad Y Factor Lambda
En cojinetes lisos, la selección de la viscosidad se basa en la velocidad del eje, la carga y la temperatura de operación. Los rangos pueden variar desde 12 cSt hasta más de 300 cSt a temperatura de servicio. El objetivo es alcanzar un factor lambda cercano o superior a 3, condición en la cual se garantiza una película hidrodinámica completa.

Este criterio también se utiliza para definir el aceite base de una grasa cuando se aplica en cojinetes de baja velocidad, donde la grasa actúa como medio de retención del aceite lubricante.

Arranque Y Lubricación Transitoria
Durante el arranque de turbinas, la velocidad es insuficiente para desarrollar lubricación hidrodinámica. Por ello, muchos sistemas emplean lubricación hidroestática, inyectando aceite a presión para separar el eje del cojinete hasta que se alcance el régimen estable. En motores automotrices, esta protección depende del aceite residual y de los aditivos antidesgaste, ya que no existe lubricación hidroestática previa.

Velocidad Límite Y Factor NDm
En rodamientos de elementos rodantes, la velocidad máxima segura está determinada por el tamaño del rodamiento y las rpm. Los fabricantes utilizan el factor NDm como referencia operativa, calculado a partir de la velocidad de rotación y el diámetro medio del rodamiento. Este parámetro orienta la selección del lubricante y define los límites de aplicación tanto para aceite como para grasa.

Cantidad Correcta De Lubricante
Más lubricante no implica mejor lubricación. En sistemas con baño de aceite, el nivel debe alcanzar únicamente la mitad del elemento rodante inferior. Excesos generan fricción interna, aumento de temperatura y fallas prematuras. En rodamientos lubricados con grasa, los elementos rodantes desplazan la grasa y extraen únicamente el aceite necesario para la lubricación efectiva (Ver ¿Qué Color De Grasa Protege Mejor del Desgaste? | Isopetrol).

Rodamientos Como Elemento De Protección Del Sistema
Tradicionalmente, los rodamientos se consideran componentes sacrificables para proteger sistemas más críticos. Sin embargo, con lubricantes de alto desempeño y una selección adecuada basada en criterios técnicos, muchos rodamientos pueden alcanzar la vida útil total del equipo. Esto explica el desarrollo creciente de rodamientos “lubricados de por vida”, diseñados para operar sin relubricación dentro de su ventana de diseño.

Este tipo de análisis forma parte del enfoque técnico que ISOPETROL aplica en evaluaciones reales de lubricación, confiabilidad y desempeño de equipos, donde la selección del lubricante y su aplicación se sustentan en criterios tales como condiciones operativas verificables y objetivos de gestión de activos orientados a la confiabilidad operativa y la toma de decisiones basada en datos.