Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Vida nominal

La vida nominal de un rodamiento según la normativa ISO 281:2007 es

Si la velocidad es constante, es preferible calcular la vida expresada en horas de funcionamiento utilizando la ecuación

donde :

L10 = Vida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de revoluciones]

L10h = vida nominal SKF (con un 90% de confiabilidad) [horas de funcionamiento] C = capacidad de carga dinámica, [kN] P = equivalent dynamic bearing load [kN] n = velocidad de giro [rpm] p = exponente de la ecuación de la vida

= 3 para los rodamientos de bolas = 10/3 para los rodamientos de rodillos

La tabla 1 proporciona los factores de conversión que se utilizan habitualmente para la vida de los rodamientos en unidades cuyo funcionamiento no sea de un millón de revoluciones.

tabla 1 - Factores de conversión de unidades para la vida del rodamiento

La oscilación completa = 4 γ

(= desde el punto 0 al

punto 4)

Unidades básicas Factor de conversión

Millones de

revoluciones

Horas de

funcionamiento

Millones de

kilómetros

recorridos

Millones

de

ciclos de

oscilación1)

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

1 millón de revoluciones

1 hora de funcionamiento

1 millón de kilómetros

1 millón de ciclos de

oscilación1)

D = diámetro de la rueda del vehículo [m] n = velocidad de giro [rpm] γ = amplitud de oscilación (ángulo de desviación máxima desde la posición central) [°]

1. 1) No válido para amplitudes pequeñas (y < 10°)

Vida nominal SKF

La norma ISO 281:2007 utiliza un factor de vida modificado para complementar la vida nominal básica. El factor de modificación de la vida aSKF aplica el mismo concepto de una carga límite de fatiga Pu, tal como se utiliza en la norma ISO 281:2007. Los valores de Pu se detallan en las tablas de productos. Tal como la norma ISO 281:2007, el factor de modificación de la vida aSKF toma en cuenta las condiciones de lubricación (relación de viscosidad κ) y un factor ηc para el nivel de contaminación a fines de reflejar las condiciones de funcionamiento utilizando lo siguiente

Si la velocidad es constante, la vida útil se puede expresar en horas de funcionamiento utilizando la ecuación

donde

Lnm = Vida nominal SKF (con un 100 – n1) % de confiabilidad) [millones de revoluciones]

Lnmh = Vida nominal SKF (con un 100 – n1) % de confiabilidad) [horas de funcionamiento] L10 = vida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de revoluciones] a1 = factor de ajuste de la vida para una mayor confiabilidad (table 1, valores que cumplen

con la norma ISO 281:2007). aSKF = factor de modificación de la vida SKF, (diagram 1, diagram 2, diagram 3 y diagram 4) C = capacidad de carga dinámica [kN] P = carga dinámica equivalente [kN] n = velocidad de giro [rpm] p = exponente de la ecuación de la vida

= 3 para los rodamientos de bolas = 10/3 para los rodamientos de rodillos

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

La tabla 2 proporciona los factores de conversión que se utilizan habitualmente para la vida de los rodamientos en unidades cuyo funcionamiento no sea de un millón de revoluciones.

1. 1)El factor n representa la probabilidad de falla, es decir, la diferencia entre el requisito de confiabilidad requerida y el 100%.

Tabla 2 - Factores de conversión de unidades para la vida del rodamiento

La oscilación completa = 4 γ

(= desde el punto 0 al

punto 4)

Unidades básicas Factor de conversión

Millones de

revoluciones

Horas de

funcionamiento

Millones de

kilómetros

recorridos

Millones

de

ciclos de

oscilación1)

1 millón de revoluciones

1 hora de funcionamiento

1 millón de kilómetros

1 millón de ciclos de

oscilación1)

D = diámetro de la rueda del vehículo [m] n = velocidad de giro [rpm] γ = amplitud de oscilación (ángulo de desviación máxima desde la posición central) [°]

1. 1) No válido para amplitudes pequeñas (y < 10°)

Factor de modificación de la vida aSKF

El factor aSKF representa la relación entre la relación de carga límite de fatiga (Pu/P), la condición de lubricación (relación de viscosidad κ) y el nivel de contaminación del rodamiento (ηc). Los valores para el factor aSKF pueden obtenerse de los cuatro diagramas, dependiendo del tipo de rodamiento, como función de ηc (Pu/P) para rodamientos SKF estándar y Explorer y diferentes valores para la relación de viscosidad κ:

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Diagrama 1 - Factor aSKF para los rodamientos radiales de bolas

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Diagrama 2 - Factor aSKF para los rodamientos radiales de rodillos

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Diagrama 3 - Factor aSKF para los rodamientos axiales de bolas

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Diagrama 4 - Factor aSKF para los rodamientos axiales de rodillos

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Los diagramas se basan en los valores típicos y factores de seguridad normalmente asociados con

las cargas límite de fatiga para otros componentes mecánicos. Considerando las simplificaciones

inherentes a las ecuaciones de vida nominal SKF, incluso si las condiciones operativas están

identificadas con precisión, no resulta significativo utilizar valores de aSKF que superen 50.

Condiciones de lubricación – la relación de viscosidad κ

La eficacia del lubricante viene determinada fundamentalmente por el grado de separación entre las superficies de contacto de rodadura. Para que se forme una película de lubricante adecuada, este debe tener una viscosidad mínima cuando la aplicación alcance su temperatura de funcionamiento normal. La condición del lubricante se describe según la relación de viscosidad k como la relación entre la viscosidad real del lubricante v y la viscosidad nominal v1 necesaria para una lubricación adecuada. Ambos valores se tienen en cuenta cuando el lubricante se encuentra a una temperatura de funcionamiento normal (→ Selección del aceite lubricante). Se obtiene mediante el siguiente cálculo:

donde:

κ = relación de viscosidad

ν = viscosidad de funcionamiento real del lubricante [mm2/s]

ν1 = viscosidad nominal dependiendo del diámetro medio del rodamiento y la velocidad

de giro [mm2/s]

La viscosidad nominal ν1, requerida para una lubricación adecuada se puede calcular con el

diagrama 1, usando el diámetro medio del rodamiento dm = 0,5 (d + D), [mm], y la velocidad de

giro del rodamiento n, rpm. Este diagrama ha sido revisado teniendo en cuenta los últimos

hallazgos en tribología de rodamientos.

Diagrama 1 - Cálculo de la viscosidad nominal ν1 a temperatura de funcionamiento

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Si, por experiencia, se conoce la temperatura de funcionamiento, o si se puede determinar de otra

manera, la viscosidad correspondiente a la temperatura de referencia normalizada

internacionalmente de 40°C (150°F) se puede obtener del diagrama 2 o se puede calcular con el

programa Viscosidad. El diagrama está compuesto por un índice de viscosidad de 95. La tabla 1

enumera los grados de viscosidad según la norma ISO 3448:1992 y muestra la gama de viscosidad

para cada clase a 40°C (150°F). Algunos tipos de rodamientos, p. ej., rodamientos de rodillos a

rótula, rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos axiales de rodillos a rótula, habitualmente

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

tienen una temperatura de funcionamiento mayor que otros tipos de rodamientos, como los

rodamientos rígidos de bolas y los rodamientos de rodillos cilíndricos, durante condiciones de

funcionamiento similares.

Diagrama 2 - Diagrama de la temperatura de viscosidad según los grados de viscosidad de la ISO

(Aceites minerales, índice de viscosidad 95)

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

La tabla 1 - Clasificación de la viscosidad según la norma ISO 3448

Grado de viscosidad Viscosidad cinemática límite a 40°C (105)°F

media mín. máx.

- mm2/s

ISO VG 2 2,2 1,98 2,42

ISO VG 3 3,2 2,88 3,52

ISO VG 5 4,6 4,14 5,06

ISO VG 7 6,8 6,12 7,48

ISO VG 10 10 9,00 11,0

ISO VG 15 15 13,5 16,5

ISO VG 22 22 19,8 24,2

ISO VG 32 32 28,8 35,2

ISO VG 46 46 41,4 50,6

ISO VG 68 68 61,2 74,8

ISO VG 100 100 90,0 110

ISO VG 150 150 135 165

ISO VG 220 220 198 242

ISO VG 320 320 288 352

ISO VG 460 460 414 506

ISO VG 680 680 612 748

ISO VG 1000 1000 900 1100

ISO VG 1500 1500 1350 1650

Ejemplo de cálculo

Un rodamiento con un diámetro de agujero d = 340 mm y un diámetro exterior D = 420 mm debe

funcionar a una velocidad de n = 500 rpm. Puesto que dm = 0,5 (d + D), dm = 380 mm, según el

diagrama 1, la viscosidad nominal mínima ν1 requerida para obtener la lubricación apropiada a la

temperatura de funcionamiento es de, aproximadamente, 11 mm2/s. En el diagrama 2, si

suponemos que la temperatura de funcionamiento del rodamiento es de 70°C (160°F), se necesita

un lubricante en la clase de viscosidad de la ISO VG 32, con una viscosidad real v de, al menos,

32 mm2/s a la temperatura de referencia de 40°C (105°F).

Consideración de aditivos EP

Los aditivos EP presentes en el lubricante pueden prolongar la vida útil del rodamiento cuando, de acuerdo con la norma ISO 281:2007, se dan las siguiente condiciones: κ < 1 y el factor para el nivel de contaminación ηc ≥ 0,2. En estas condiciones, se puede aplicar un valor κ = 1 en el cálculo de aSKF si se utiliza un lubricante probado con aditivos EP efectivos. En este caso, el factor de modificación de la vida debe limitarse a aSKF ≤ 3, pero no debe ser inferior al factor aSKF para lubricantes normales. Para el resto de la gama, se puede determinar el factor de ajuste de la vida aSKF usando la relación de viscosidad κ real de la aplicación. Si la contaminación es severa, es decir, el factor de contaminación ηc < 0,2, se deberán comprobar los posibles beneficios del aditivo EP mediante la realización de pruebas. Consulte la información sobre aditivo EP presentada en la sección Lubricación.

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Lubricación

Nociones básicas de lubricación

Para que los rodamientos funcionen de modo confiable y para evitar el contacto directo entre el

metal de los elementos rodantes, los caminos de rodadura, las jaulas y otros componentes, los

rodamientos se deben lubricar de manera adecuada. El lubricante también evita el desgaste y

protege las superficies contra la corrosión. Es de suma importancia elegir un lubricante y un

método de lubricación adecuados, y realizar tareas de mantenimiento apropiadas.

Existe una extensa gama de grasas, aceites y lubricantes alternativos disponible para la lubricación

de los rodamientos de rodillos, como los compuestos con base de grafito. La selección del

lubricante y del método de lubricación adecuados depende, fundamentalmente, de las

condiciones de funcionamiento, como la velocidad requerida o la temperatura de funcionamiento

admisible. Sin embargo, existen otros factores, como la vibración y las cargas, que también

pueden influir en el proceso de selección.

En general, las temperaturas de funcionamiento más favorables se pueden alcanzar cuando se le

proporciona al rodamiento la cantidad mínima de lubricante necesaria para una lubricación

confiable. Sin embargo, cuando el lubricante cumple funciones adicionales, como sellar o extraer

el calor, es posible que se necesiten cantidades adicionales de lubricante.

El lubricante en una disposición de rodamientos pierde gradualmente sus propiedades de

lubricación como resultado del trabajo mecánico, del envejecimiento y de la acumulación de

contaminantes. Por lo tanto, es necesario reponer o renovar la grasa y filtrar y cambiar el aceite a

intervalos regulares.

La información y las recomendaciones incluidas en esta sección están relacionadas con los

rodamientos sin sellos o placas de protección integrales. Los rodamientos y las unidades de

rodamientos SKF con un sello y/o placa de protección integrales en ambos lados se lubrican en

fábrica. Para encontrar información acerca de las grasas estándares que utiliza SKF y una

descripción breve sobre los datos de rendimiento, consulte los capítulos de productos

correspondientes.

En condiciones de funcionamiento normales, la vida útil de la grasa en los rodamientos sellados

supera la vida útil del rodamiento de manera tal que, excepto algunos casos, no se prevé la

relubricación de estos rodamientos.

A los efectos de este análisis, las condiciones normales de funcionamiento se pueden definir de la

siguiente forma:

cargas de magnitud y dirección constantes; cargas iguales o superiores a la carga mínima recomendada y, al menos,

o 0,01 C para los rodamientos de bolas y

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

o 0,02 C para los rodamientos de rodillos; velocidad constante que no supera la velocidad permitida; juego de funcionamiento adecuado. para la lubricación con grasa

o solo condiciones estables (después de varias horas de funcionamiento); o grasa de jabón de litio con aceite mineral; o aproximadamente, 30 % del volumen libre del rodamiento lleno; o temperatura ambiente mínima de 20 °C (70 °F).

Para lubricación con aceite: o baño de aceite, lubricación por aceite y aire o con chorro de aceite; o rango de viscosidad de 2 a 500 mm2/s.

Jaulas con aro centrado

Los rodamientos con jaulas con aro centrado están diseñados, principalmente, para que se

lubriquen con aceite. La lubricación con grasa se puede utilizar para velocidades moderadas. En los

capítulos de productos correspondientes, se incluye información acerca de los diseños y los límites

de las jaulas, si corresponde.

Especificaciones de lubricación

Es posible que haya diferencias en las propiedades lubricantes de lubricantes aparentemente

idénticos (en especial, la grasa) fabricados en centros diferentes o incluso fabricados en el mismo

centro, pero en lotes de producción diferentes. Por lo tanto, SKF no puede asumir ninguna

responsabilidad en cuanto al lubricante o sus prestaciones. Por lo tanto, se le recomienda al

usuario que especifique en detalle las propiedades lubricantes requeridas para obtener el

lubricante más adecuado para la aplicación.

Factor ηc para el nivel de contaminación

Este factor ha sido introducido con el fin de tener en cuenta el nivel de contaminación del lubricante a la hora de calcular la vida del rodamiento. La influencia de la contaminación en la fatiga del rodamiento depende de una serie de parámetros entre los que se incluyen el tamaño del rodamiento, el espesor relativo de la película de lubricante, el tamaño y la distribución de las partículas contaminantes sólidas y los tipos de contaminantes (blandos, duros, entre otros). La influencia de estos parámetros en la vida del rodamiento es compleja y muchos de ellos son difíciles de cuantificar. Por lo tanto, no es fácil asignar a ηc valores precisos que puedan tener validez general. Sin embargo, la tabla 1 muestra algunos valores orientativos según la norma ISO 281:2007. Tabla 1 - Valores orientativos del factor ηc para diferentes niveles de contaminación

Condiciones Factor ηc1)

para rodamientos con diámetro

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

dm < 100 dm ≥ 100 mm

Limpieza extrema 1 1 Tamaño de las partículas del orden del espesor de la película de lubricante

Condiciones de laboratorio Gran limpieza 0,8 ... 0,6 0,9 ... 0,8 Aceite lubricante con filtración muy fina Condiciones típicas: rodamientos sellados lubricados de por vida

Limpieza normal 0,6 ... 0,5 0,8 ... 0,6 Aceite lubricante con filtración fina Condiciones típicas: rodamientos con placas de protección lubricados de por vida

Contaminación ligera 0,5 ... 0,3 0,6 ... 0,4 Condiciones típicas: rodamientos sin sello integral, filtrado grueso, partículas de desgaste y leve ingreso de contaminantes

Contaminación típica 0,3 ... 0,1 0,4 ... 0,2 Condiciones típicas: rodamientos sin sello integral, filtrado grueso, partículas de desgaste e ingreso de partículas desde el exterior

Contaminación severa 0,1 ... 0 0,1 ... 0 Condiciones típicas: altos niveles de contaminación debido a desgaste excesivo o sellos inefectivoso

Disposición de los rodamientos con sellos inefectivos o dañados

Contaminación muy severa 0 0 Condiciones típicas: niveles de contaminación tan severas que los valores de ηc están fuera de escala, lo que reduce significativamente la vida útil del rodamiento

1) La escala para ηc se refiere solo a contaminantes sólidos típicos. No se incluye la contaminación por agua u otros fluidos perjudiciales para la vida del rodamiento. Debido al fuerte desgaste abrasivo en entornos altamente contaminados (ηc = 0), la vida útil del rodamiento puede ser significativamente inferior a la vida nominal.

Clasificación ISO de la contaminación y valuación del filtro

El método estándar para clasificar el nivel de contaminación en un sistema de lubricación se describe en la norma ISO 4406:1999. En este sistema de clasificación, el resultado del recuento de partículas sólidas se convierte en un código con una escala numérica (tabla 2 y diagrama 1).

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Tabla 2 - Clasificación ISO: asignación de escala numérica

Número de partículas por mililitro de aceite Escala numérica

más de hasta incl.

2 500 000 >28

1 300 000 2 500 000 28

640 000 1 300 000 27

320 000 640 000 26

160 000 320 000 25

80 000 160 000 24

40 000 80 000 23

20 000 40 000 22

10 000 20 000 21

5 000 10 000 20

2 500 5 000 19

1 300 2 500 18

640 1 300 17

320 640 16

160 320 15

80 160 14

40 80 13

20 40 12

10 20 11

5 10 10

2,5 5 9

1,3 2,5 8

0,64 1,3 7

0,32 0,64 6

0,16 0,32 5

0,08 0,16 4

0,04 0,08 3

0,02 0,04 2

0,01 0,02 1

0,00 0,01 0

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Diagrama 1 - Clasificación ISO y ejemplos para el recuento de partículas

Uno de los métodos para comprobar el nivel de contaminación del aceite del rodamiento es el

método de recuento con microscopio. Este método utiliza dos rangos de tamaños de partículas:

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

≥ 5 μm y ≥ 15 μm. Otro método más moderno es el uso de un contador óptico de partículas

automático de acuerdo con la norma ISO 11171:2010. La escala de calibración del método de

recuento automático es diferente a la del método de recuento microscópico. Utiliza tres rangos de

tamaños de partículas que se indican con el símbolo (c), por ejemplo: ≥ 4 μm(c), ≥ 6 μm(c) y

≥ 14 μm(c). Por lo general, se utilizan solo los dos rangos de tamaños de partículas más grandes, ya

que las partículas más grandes tienen un impacto más significativo en la fatiga del rodamiento.

Algunos ejemplos habituales de las clasificaciones del nivel de contaminación de los aceites

lubricantes son los siguientes: –/15/12 (A) o 22/18/13 (B), como se muestra en el diagrama 1.

El ejemplo A indica que el aceite contiene entre 160 y 320 partículas ≥ 5 µm y

entre 20 y 40 partículas ≥ 15 µm por mililitro de aceite. Aunque lo óptimo sería que los aceites

lubricantes fuesen continuamente filtrados, la viabilidad de un sistema de filtrado dependería de

los costos de los equipos frente a los costos de mantenimiento y de las paradas.

La valuación del filtro es un indicio de la eficacia del filtro y se expresa como un factor de

reducción β. Cuanto más alto sea el valor β, más eficiente será el filtro para el tamaño de partícula

específico. La valuación del filtro β se expresa como la relación entre la cantidad de partículas

especificadas antes y después del filtrado. Se puede calcular utilizando lo siguiente:

Donde

βx(c) = valuación del filtro relacionada con un tamaño de partícula especificado x

x = tamaño de partícula (c) [μm] según el método de recuento automático de partículas, calibrado de acuerdo con la norma ISO 11171:2010

n1 = número de partículas por unidad de volumen mayores que x sin pasar por el filtro

n2 = número de partículas por unidad de volumen mayores que x filtradas

La valuación del filtro ß solo se refiere a un tamaño de partícula en µm, que se muestra en el índice, como β3(c), β6(c), β12(c), etc. Por ejemplo, una valuación completa “β6(c) = 75” significa que solo 1 de cada 75 partículas de 6 µm o más pasa por el filtro.

Determinación de ηc cuando se conoce el nivel de contaminación

Una vez que se conoce el nivel de contaminación de aceite, ya sea mediante el método de

recuento con microscopio o de recuento automático de partículas (ambos de acuerdo con la

norma ISO 4406:1999), o indirectamente como resultado de la relación de filtración aplicada

al sistema de circulación de aceite, esta información se puede utilizar para determinar el

factor ηc. El factor ηc no puede obtenerse solo a partir de un recuento de partículas. Depende,

en gran medida, de las condiciones de lubricación, como κ, y del tamaño del rodamiento. En

estas páginas, se presenta un método simplificado para obtener el factor ηc para una

aplicación determinada según la norma ISO 281:2007. El factor ηc se obtiene del código de

contaminación del aceite (o relación de filtrado de la aplicación) utilizando el diámetro medio

del rodamiento dm = 0,5 (d + D) [mm] y la relación de viscosidad κ de este (diagramas 2 y 3).

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Diagramas 2 - Factor de contaminación para el nivel de contaminación sólida –/15/12

3 - Factor de contaminación para el nivel de contaminación sólida –/17/14

Los diagramas 2 y 3 ofrecen los valores típicos del factor ηc para los sistemas de lubricación por

circulación de aceite con diferentes grados de filtrado de aceite y códigos de contaminación de

aceite. En las aplicaciones en las que el baño de aceite no muestra prácticamente ningún aumento

en las partículas de contaminación presentes en el sistema, se pueden aplicar factores de

contaminación similares. Por otra parte, si la cantidad de partículas en el baño de aceite continúa

aumentando con el paso del tiempo, debido a un desgaste excesivo o al ingreso de contaminantes,

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

se debe reflejar en la selección del factor ηc utilizado para el sistema de baño de aceite como se

indica en la norma ISO 281:2007.

Para la lubricación con grasa, el factor ηc puede determinarse de un modo similar utilizando los

valores ISO correspondientes a cinco niveles de contaminación, como se muestra en la tabla 3.

Tabla 3 - Factores para determinar los niveles de contaminación de una aplicación lubricada con grasa de acuerdo con la norma ISO 281:2007 Nivel de contaminación

Condiciones de funcionamiento c1 c2

Gran limpieza Montaje muy limpio; sistema de sellado muy bueno en relación con las condiciones de funcionamiento; relubricación continua o en intervalos cortos Rodamientos sellados lubricados con grasa de por vida, con una capacidad de sellado apropiada para las condiciones de funcionamiento

0,0864 0,6796

Limpieza normal Montaje limpio; sistema de sellado bueno en relación con las condiciones de funcionamiento; relubricación de acuerdo con las especificaciones del fabricante Rodamientos con placa de protección lubricados con grasa de por vida, con una capacidad de sellado apropiada para las condiciones de funcionamiento

0,0432 1,141

Contaminación leve a típica

Montaje limpio; capacidad de sellado moderada en relación con las condiciones de funcionamiento; relubricación de acuerdo con las especificaciones del fabricante

0,0177 1,88711)

Contaminación severa

Montaje en el taller; rodamiento y aplicación carente de limpieza adecuada antes del montaje; sellado inefectivo en relación con las condiciones de funcionamiento; intervalos de relubricación más largos que los recomendados por el fabricante

0,0115 2,662

Contaminación muy severa

Montaje en entornos contaminados; sistema de sellado inadecuado; intervalos de relubricación demasiado largos

0,00617 4,06

1. 1) Cuando dm ≥ 500mm, se debe utilizar 1,677.

Los diagramas 4 y 5 ofrecen los valores típicos del factor ηc para la lubricación con grasa en niveles de limpieza altos y normales (tabla 3).

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

4 - Factor de contaminación ηc para lubricación con grasa, nivel de limpieza alto

5 - Factor de contaminación ηc para lubricación con grasa, nivel de limpieza normal

Para otros grados de contaminación o en los casos en que exista circulación de aceite, baño de aceite y lubricación con grasa, se puede determinar el factor de contaminación de una disposición de rodamientos por medio de la ecuación

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

min (n.° 1, n.° 2) = utilizar el menor de los dos valores donde c1 y c2 son constantes que caracterizan la limpieza del aceite de acuerdo con la norma ISO 4406:1999, o bien de la grasa, según las clasificaciones de la tabla 3. En caso de que ocurra una filtración de aceite, el nivel correspondiente de eficiencia de filtración (según la norma ISO 16689:2012) (tabla 4) también puede aplicarse en lugar de la caracterización metrológica del estado de limpieza del aceite.

Tabla 4 - Factores para determinar los niveles de contaminación de una aplicación lubricada con aceite de acuerdo con la norma ISO 281:2007

Relación de

filtración

ISO 4406 Lubricación por circulación

de aceite con

filtros en línea

Lubricación con aceite sin

filtración

o con filtros fuera de línea

βx(c) Código

básico

c1 c2 c1 c2

β6(c) = 200 –/13/10 0,0864 0,5663 0,0864 0,5796

β12(c) = 200 –/15/12 0,0432 0,9987 0,0288 01,141

β25(c) = 75 –/17/14 0,0288 1,6329 0,0133 1,67

β40(c) = 75 –/19/16 0,0216 2,3362 0,00864 2,5164

– –/21/18 – – 0,00411 3,8974

Cálculo de la vida con condiciones de funcionamiento variables

En algunas aplicaciones, como cajas de engranajes industriales, las condiciones de

funcionamiento, por ejemplo, la magnitud y dirección de las cargas, las velocidades, las

temperaturas y las condiciones de lubricación, cambian continuamente. En este tipo de

aplicaciones, la vida de los rodamientos no se puede calcular directamente, sin antes hacer un

calculo intermedio de la carga equivalente, reduciendo el espectro de carga o el ciclo de

servicio de la aplicación a un número limitado de casos de carga simplificados (diagrama 1).

Diagrama 1 - Intervalos de trabajo con una carga P constante del rodamiento y una cantidad de

revoluciones N.

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

En el caso de las cargas que fluctúan continuamente, se puede acumular cada nivel de carga dentro de grupos distintos y reducir el espectro de carga a un histograma de bloques de cargas constantes. Cada bloque debe caracterizar un determinado porcentaje o fracción de tiempo durante el funcionamiento. Las cargas elevadas y normales impactan la vida del rodamiento en mayor proporción que las cargas ligeras. Por tanto, resulta importante que las cargas de choque y los picos de cargas estén bien representadas en el diagrama de cargas, incluso si son relativamente poco frecuentes y están limitadas a unas pocas revoluciones. La carga del rodamiento y las condiciones de funcionamiento se pueden promediar a un valor constante dentro de cada intervalo de trabajo o ciclo. Se debe incluir también el número de horas de funcionamiento o revoluciones esperado de cada intervalo de trabajo, lo cual muestra la fracción de vida requerida por esa condición de carga en particular. Así, por ejemplo, si denominamos N1 al número de revoluciones necesarias bajo las condiciones de carga P1, y N al ciclo de vida total de la aplicación, entonces la fracción del ciclo U1 = N1/N se utilizará con la condición de carga P1, que tiene una vida calculada de L10m1. Se puede calcular la vida del rodamiento en condiciones de carga variables usando la siguiente ecuación:

donde:

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

L10m = vida nominal SKF (con un 90% de fiabilidad) [millones de revoluciones]

L10m1, L10m2, ...

= fracciones de vidas nominales SKF (con un 90% de fiabilidad) en condiciones constantes 1, 2... [millones de revoluciones]

U1, U2, ... = fracciones del ciclo de vida bajo las condiciones 1, 2, ... U1 + U2 + ... Un = 1

El uso de este método de cálculo depende en gran medida de la disponibilidad de diagramas de carga representativos para la aplicación. Este tipo de historial de carga se puede derivar también de un tipo de aplicación similar.

Influencia de la temperatura de funcionamiento

Mientras está en funcionamiento, las dimensiones de un rodamiento cambian como

resultado de las transformaciones estructurales que se producen en el interior del

material. La temperatura, el tiempo y la tensión influyen sobre estas transformaciones.

Para evitar los cambios dimensionales inadmisibles durante el funcionamiento como

resultado de la transformación estructural, los componentes del rodamiento se someten a

un tratamiento térmico especial (tabla 1).

Tabla 1 - Estabilidad dimensional

Clase de estabilización Estabilizado hasta

- °C °F

SN 120 250

S0 150 300

S1 200 390

S2 250 480

S3 300 570

S4 350 660

Según el tipo de rodamiento, los rodamientos estándares hechos de aceros de temple total o de temple por corrientes de inducción tienen una temperatura de funcionamiento máxima recomendada que varía entre 120 y 200°C (250 y 390°F). Estas temperaturas de funcionamiento máximas están directamente relacionadas con el tratamiento térmico empleado. Para obtener información adicional, consulte el texto introductorio de la sección de productos correspondientes. Si las temperaturas de funcionamiento normales de la aplicación son superiores a la temperatura máxima recomendable, debe considerarse el uso de un rodamiento con una mayor clase de estabilización.

Vida nominal requerida

Cuando se determina el tamaño del rodamiento, compare la vida nominal SKF calculada con la

vida especificada de la aplicación, si se encuentra disponible. Esto suele depender del tipo de

máquina y de los requisitos respecto de la duración del servicio y la confiabilidad operativa.

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

En el caso de falta de experiencia previa, se pueden utilizar los valores orientativos

enumerados en la tabla 1 y la tabla 2.

Tabla 1 - Valores orientativos de la vida especificada de diferentes tipos de máquinas

Tipo de máquina Vida especificada

Horas de funcionamiento

Electrodomésticos, máquinas agrícolas, instrumentos, equipos técnicos de uso médico

300 ... 3000

Máquinas utilizadas intermitentemente o durante breves períodos de tiempo: herramientas eléctricas portátiles, dispositivos de elevación en talleres, máquinas y equipos para la construcción

3000 ... 8000

Máquinas utilizadas intermitentemente o durante breves períodos de tiempo donde se requiere una alta confiabilidad: ascensores (elevadores), grúas para productos embalados o eslingas para tambores, etc.

8000 ... 12.000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario, no siempre utilizadas al máximo: transmisiones por engranajes de uso general, motores eléctricos para uso industrial, trituradoras giratorias

10.000 ... 25.000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario utilizando plenamente sus capacidades: herramientas mecánicas, máquinas para carpintería, máquinas para la industria de la ingeniería, grúas para materiales a granel, ventiladores, cintas transportadoras, equipos de impresión, separadores y centrifugadoras

20.000 ... 30.000

Máquinas para 24 horas de trabajo continuo: unidades de engranajes para laminadores, maquinaria eléctrica de tamaño medio, compresores, tornos de extracción para minas, bombas, maquinaria textil

40.000 ... 50.000

Maquinaria para energía eólica, incluidos los rodamientos del eje principal, de orientación, de la caja de engranajes de cambio de paso, del generador

30.000 ... 100.000

Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios, máquinas de trenzado de cables, maquinaria de propulsión para buques de alta mar

60.000 ... 100.000

Maquinas eléctricas de gran tamaño, plantas de generación de energía, bombas para minas, ventiladores para minas, rodamientos para ejes en túnel para buques de alta mar

> 100.000

Tabla 2 - Valores orientativos de vida especificada de los rodamientos y unidades de cajas de grasa para vehículos ferroviarios

Tipo de vehículo Vida especificada

Millones de kilómetros

Vagones de carga según la especificación UIC basada en una carga máxima constante sobre el eje

0,8

Vehículos de transporte público: ferrocarril suburbano, vagones de tren subterráneo, vehículos de ferrocarril ligero y tranvías

1,5

Vagones de pasajeros de línea principal 3 Unidades múltiples diésel y eléctricas para línea principal 3 ... 4

Selección del tamaño del rodamiento utilizando las ecuaciones de la vida nominal

Locomotoras diésel y eléctricas para línea principal 3 ... 5