Rodamiento de rodillos a rótula: el rodamiento universal
En 1919, SKF lanzó un producto que transformaría el mundo de los rodamientos y sus aplicaciones en innumerables sectores. A lo largo del último siglo, el rodamiento de rodillos a rótula ha seguido evolucionando, gracias a innovaciones continuas que han mejorado su rendimiento. Y, en el futuro próximo, seguirá siendo uno de los rodamientos más versátiles para innumerables proyectos de ingeniería.
Los rodamientos de rodillos a rótula originalmente se utilizaban en aplicaciones sometidas a cargas elevadas, velocidades moderadas y riesgo de desalineación. Desde entonces, el ámbito de aplicación se ha ido ampliando para incluir turbinas eólicas, propulsión marina, procesamiento del azúcar, producción de pulpa y papel, manejo de materiales, minería y construcción. Otro factor que ha contribuido a su crecimiento es el hecho de que permiten la rotación con poca fricción y toleran la desalineación angular.
Cómo se inventó el rodamiento de rodillos a rótula
El desarrollo del rodamiento de rodillos a rótula es mérito de un ingeniero de SKF, Arvid Palmgren, que se incorporó al departamento de publicidad de la empresa en 1917 como redactor de información técnica. Al darse cuenta de que faltaba gran parte de los conocimientos básicos necesarios para explicar los detalles técnicos, se puso a estudiar la teoría de los rodamientos y realizó experimentos en el laboratorio.
En 1918, SKF inició el desarrollo de un rodamiento capaz de soportar las cargas ejercidas sobre los juegos de ruedas en las aplicaciones ferroviarias y se pidió a Palmgren que estudiara los rodamientos en profundidad. El fundador de SKF, Sven Wingquist, quería encontrar una solución lo antes posible y no escatimó recursos para asegurar el éxito del proyecto. Wingquist esperaba que unas pocas semanas fueran suficientes para tener el rodamiento a punto, pero aún no existía ninguna teoría sobre la cual fundamentar los cálculos para desarrollar el rodamiento. Por lo tanto, Palmgren hizo pruebas con diversas combinaciones de elementos. Al final, desarrollar el nuevo diseño de rodamiento supuso casi seis meses de trabajo. En el corazón del proyecto estaba el convencimiento de que SKF debía crear un producto que no solo fuera una solución eficaz, sino que ofreciera valor económico a sus clientes. En junio de 1919, Palmgren diseñó un rodamiento de rodillos a rótula de dos hileras, que se acabaría convirtiendo en uno de los grandes éxitos técnicos y comerciales de la empresa, y que a él lo consagraría como una figura importante del mundo de la ingeniería. Y siguió investigando las propiedades de los rodamientos en términos de capacidad de carga y vida útil.
En 1924, con su colega Gustaf Lundberg como coautor, publicó la primera teoría del mundo sobre la vida útil de los rodamientos. Sería adoptada por toda la industria de rodamientos y se utilizó como referencia para diseños futuros. En 1930, Palmgren recibió la medalla de oro de la Real Academia Sueca de Ciencias de la Ingeniería en reconocimiento de sus logros profesionales.
Diseño básico del rodamiento de rodillos a rótula
Los rodamientos de rodillos a rótula tienen dos hileras de rodillos simétricos, un camino de rodadura esférico común en el aro exterior y dos caminos de rodadura esféricos en el aro interior, inclinados de manera tal que forman un ángulo respecto del eje del rodamiento. El punto central de la esfera del camino de rodadura en el aro exterior se encuentra en el eje del rodamiento.
En su evolución, el rodamiento de rodillos a rótula ha avanzado paralelamente al desarrollo de otros productos y mejoras de la calidad de los materiales. Entre ellas, el uso de calidades de acero mejoradas y la implantación de rodamientos sellados y mejor lubricados. Los rodamientos de rodillos a rótula estándares se fabrican en una amplia gama de tamaños, con diámetros interiores de 20 a 1 800 milímetros.
Hitos
En 1951, SKF lanzó el rodamiento de rodillos a rótula con diseño C, que incorporaba un anillo guía libre y jaulas estampadas de acero. En el diseño anterior para rodamientos más pequeños, el aro interior tenía una pestaña guía central para guiar los rodillos. La pestaña se había mostrado problemática en aplicaciones con cargas combinadas y se asociaba a problemas de fricción alta y confiabilidad inadecuada. El anillo guía libre permitía a los rodillos posicionarse en sentido axial sin inducir fuerzas internas y fricción adicionales.
En 1979, le siguió el diseño CC, con rodillos autoguiados. Por primera vez, SKF pudo utilizar el análisis asistido por computadora para optimizar la interrelación entre los rodillos y los caminos de rodadura. El resultado fue una mayor libertad para que los rodillos pudieran encontrar su propia posición de equilibrio entre los caminos de rodadura. Este nuevo diseño reducía la fricción del rodamiento, sobre todo cuando estaba sometido a cargas combinadas.
En 1989, SKF lanzó el diseño E para responder a la demanda de una capacidad de carga mayor en maquinaria de altas prestaciones. Para ello, se llevó a cabo una reformulación radical del diseño CC para incluir jaulas estampadas de acero ligeras, de alta tecnología y extremadamente precisas. Estas jaulas crearon un espacio adicional donde cabían más rodillos y más grandes, a la vez que mantenían la característica de autoalineación que permite reducir la fricción. Seis años después, se lanzó una gama de rodamientos de rodillos a rótula sellados estándares.
El revolucionario rodamiento SKF Explorer
El lanzamiento del SKF Explorer en 1999 supuso una nueva categoría de prestaciones para los rodamientos de rodillos a rótula, que permitió elevar significativamente la densidad energética. Tanto impacto tuvo que ya no era posible predecir su rendimiento mediante cálculos estándares de la vida útil de los rodamientos. El SKF Explorer fue fruto de varios desarrollos e incluía programas de cálculo por computadora cada vez más sofisticados para optimizar cada elemento del rodamiento, mejoras en los procesos de fabricación y los tratamientos térmicos, con calidades de acero de rodamientos mejores. A nivel práctico, los clientes podían beneficiarse de una capacidad de carga superior, una vida útil mucho más prolongada y una confiabilidad mejorada. Por otra parte, el rodamiento permitía aumentar la velocidad de giro de los ejes, reducir el consumo energético, mejorar la precisión de giro, reducir los niveles de ruido y vibración, y prolongar la vida útil de los lubricantes.
Además del diseño del propio rodamiento, SKF ha destacado la importancia de utilizar los sellos más adecuados para trabajar en entornos hostiles. Para ello, SKF ofrece los rodamientos de rodillos a rótula sellados, que están lubricados de fábrica con una grasa de formulación especial. Los sellos de contacto pueden reducir o eliminar las necesidades de relubricación y también reducir los costos de mantenimiento. El montaje también es más fácil con soluciones selladas. En algunas aplicaciones, implantar un diseño sellado puede multiplicar hasta por cuatro la vida útil del rodamiento.
El tamaño sí importa
Cuando fue terminada en 2015, la rueda de la fortuna Las Vegas High Roller fue la más grande del mundo. Mide 168 metros de altura. La rueda, equipada con 28 cabinas y capacidad para hasta 40 personas en cada una, gira sobre dos rodamientos de rodillos a rótula diseñados a medida. Tienen un diámetro interior de 1 600 milímetros, un diámetro exterior de 2 300 milímetros y un peso de 8,8 toneladas cada uno. Cada rodamiento de rodillos a rótula tiene 30 elementos rodantes por hilera.
En una aplicación muy diferente, SKF en Gotemburgo hizo uno de los rodamientos de rodillos a rótula más grandes construidos hasta la fecha para la industria minera. Fue fabricado en 2017 y pesa 7,8 toneladas (cada elemento rodante pesa 42 kilogramos). Tiene un diámetro interior de 1 250 milímetros. El rodamiento está equipado con SKF SensorMount, un sistema exclusivo que mide el ajuste de montaje real del rodamiento en el eje. Ayuda a prevenir el riesgo de un montaje incorrecto, un problema grave en los rodamientos de gran tamaño.
Gracias al ritmo de desarrollo, es posible utilizar rodamientos de rodillos a rótula en condiciones cada vez más adversas, con niveles de contaminación más altos o lubricación deficiente. Por ejemplo, en 2011, un tratamiento térmico nuevo patentado para el acero de rodamientos permitió renovar los rodamientos SKF Explorer para aplicaciones exigentes. De este modo, la vida útil podría alargarse al doble en entornos contaminados o con una lubricación deficiente. En 2015, mejoras adicionales de la tecnología de sellado beneficiaron a los rodamientos de rodillos a rótula, que ahora pueden girar al doble de la velocidad anterior, a la vez que reducen la fricción.
Diseños más recientes
Como todos los productos de SKF, los rodamientos de rodillos a rótula han experimentado un desarrollo continuo. El último avance se produjo en 2018, con el lanzamiento de un nuevo rodamiento de rodillos a rótula SKF Explorer para aplicaciones de alta velocidad, destinado al sector de cajas de engranajes industriales. El futuro del rodamiento de rodillos a rótula pasa por la mejora continua de su rendimiento.