Difusión

DIFUSIÓN DEL CONCEPTO “RODAMIENTO SINCRONIZADO”

A.- Antecedentes

Los rodamientos –comúnmente llamados “baleros”- fueron, y son ahora, indispensables en máquinas y en dispositivos mecánicos cuando es necesario disminuir en ellos, de forma importante, el frotamiento que se da entre las piezas giratorias y las que las sostienen o soportan.

Aunque en algunos casos para esta función se utilizan chumaceras o bujes hechos de bronce, o aleaciones llamadas “antifricción”, los rodamientos –por usar elementos rodantes- absorben menos energía al funcionar y no sufren las deformaciones características que se originan en los “materiales antifricción”.

Los rodamientos más sencillos, hasta hoy conocidos y usados, son los de bolas. Ellos, esencialmente consisten de un anillo interno; un anillo externo concéntrico con el anillo interno; y cierto número de bolas que se mueven en carriles de forma acanalada conformados en ambos anillos, de tal suerte que dichas bolas contactan los dos anillos y se mantienen separadas una de otra por medio de una “jaula” o separador. Al girar un anillo y el otro no, las bolas (elementos rodantes) ruedan y se deslizan entre ambos anillos.

Otros rodamientos utilizan elementos rodantes en forma de cilindros o de conos truncados en lugar de bolas y en muchos casos el rodamiento en su conjunto no es una sola unidad sino que consta de dos o más componentes.

La razón por la cual existen tantos tipos de rodamientos es que éstos se han diseñado para adecuarse mejor a los esfuerzos y características concretas que les exigen sus aplicaciones particulares. Por ejemplo: una serie de elementos rodantes cilíndricos soporta mayores cargas radiales que una serie de bolas; por otra parte, si de lo que se trata es de soportar también pesadas cargas axiales, los elementos rodantes que se usan son los conos truncados.

En todos los tipos de rodamientos un anillo se coloca (o une) a la pieza que gira y el otro anillo es sujetado en el soporte o pieza fija. De esta manera, cuando gira un anillo y el otro no, tal como ya se explicó, los elementos rodantes ruedan y también se deslizan o “patinan” entre los anillos. No obstante estas ventajas técnicas, es obvio que aún existe algún frotamiento de los elementos rodantes con sus carriles y con sus “jaulas” o separadores.

Es muy importante percatarse de que fuera de los casos en que los “baleros” o rodamientos son de bolas y construidos como una sola unidad que se instala con alguna prensa hidráulica –o con alguna herramienta especial- un anillo en la pieza giratoria y el otro en el soporte; en todos los demás casos es indispensable diseñar dispositivos de ajuste y sujeción para cada uno de los anillos de los rodamientos.

Debido al frotamiento que inevitablemente se da en los rodamientos comunes -que aunque menor que en bujes o chumaceras, aún persiste- resulta indispensable el que cuenten con su debida lubricación sea con grasa o aceite.

B.- Origen de la idea

La función primordial de los rodamientos es disminuir lo más posible el frotamiento entre piezas giratorias y las piezas fijas que las soportan. Entonces, la idea se centró en buscar un nuevo diseño de rodamiento que eliminase por completo el poco frotamiento que aún se produce entre los elementos rodantes y sus carriles; así como entre elementos rodantes y sus “jaulas”.

Hubo que analizar por qué sigue existiendo frotamiento aunque éste sea mínimo; habiéndose llegado a concluir que existe precisamente debido a que el área recorrida en el anillo interno por parte del elemento rodante, sin remedio es menor que el área recorrida en el anillo externo. Esta diferencia de áreas ocasiona que en los momentos en que el elemento rodante contacta ambos anillos, estando en movimiento un anillo, se produce un tirón angular en dicho elemento rodante. Asimismo cuando por efecto de la acción giratoria del mismo trabajo y de las cargas correspondientes, el elemento rodante deja de hacer contacto con un anillo intermitentemente, la velocidad de giro que le produce el otro anillo no es la adecuada para volver a contactar sin frotamiento al anillo que dejó de contactar.

Existe, además, rozamiento continuo entre superficies de contacto de los elementos rodantes y sus “jaulas” o separadores.

Una vez entendido esto, profundamente, fue posible buscar y encontrar el diseño deseado y así construir el primer rodamiento sincronizado práctico, en el cual sí coincide la velocidad de giro del elemento rodante, en cualquier momento, con la situación de ambos anillos. Esto obviamente elimina los tirones angulares y los frotamientos de los elementos rodantes con sus respectivos carriles en los anillos.

Se obtuvo, adicionalmente, un diseño sumamente robusto, muy versátil y fácil de fabricarse en cualquier taller que sólo cuente con un torno y herramienta básica. Por lo tanto, su manufactura es sencilla y económica, pudiéndose construir de cualquier material. Podrá, también, ser parte misma del mecanismo en que funcione al eliminar los anillos del propio rodamiento, y como consecuencia de esto eliminar aditamentos de ajuste y de fijación y soporte. Dado que no se produce frotamiento en áreas de carga no requiere de lubricantes.

C.- Funcionamiento

(Características del nuevo concepto “Rodamiento Sincronizado”)

El Rodamiento Sincronizado funciona mejor que los rodamientos hasta hoy conocidos, sean éstos de bolas, de cilindros o de conos truncados.

La razón de ello es que, por contar con elementos rodantes de perfil en “H” para separar su rodado en uno y otro anillo, logra que la posición de cada uno de sus elementos rodantes, en todo momento, corresponda a la misma posición que tendría si rodase en sólo uno u otro anillo. De esta forma se eliminan por completo las fuerzas de empuje o jalón angular que se dan en los rodamientos conocidos. Y cuando, como consecuencia del mismo trabajo hay contacto intermitente de elementos rodantes con los anillos, la velocidad de giro de los elementos rodantes siempre es la exacta para volver a contactar tal o cual anillo sin frotamiento.

Las dos áreas cilíndricas de diámetro mayor, de cada elemento rodante, únicamente contactan carriles internos del anillo mayor o externo; así como el área cilíndrica de diámetro menor central de cada elemento rodante sólo contacta el carril conformado en la pestaña del anillo interno.

El anillo externo cuenta con una pestaña interna entre sus dos carriles para que los elementos rodantes se conserven en su correcta trayectoria.

Los elementos rodantes pueden mantenerse separados con separadores que los contacten en sus áreas laterales, donde previamente se hayan hecho cavidades cónicas, de modo que al insertarse ahí los conos de los separadores, el escaso frotamiento que por ello se genere sea en una reducida zona sobre los ejes de los elementos rodantes y no sobre sus amplias áreas de carga.

Más sencillo resultará distribuir equitativamente todos aquellos elementos rodantes hechos de una sola pieza y que haya sido posible colocar entre ambos anillos, y luego, a modo de separadores individuales, colocar otros elementos rodantes hechos de dos o más partes que puedan colocarse desde los espacios laterales para llenar huecos. De esta manera obtendremos rodamientos de una sola unidad, en extremo robustos, llenos de rodillos y sin jaulas o separadores.

C.1.- Ventajas sobre productos de su tipo

Los elementos rodantes de perfil en “H” del Rodamiento Sincronizado, por rodar con estricta precisión en ambos anillos a la vez, únicamente hacen contacto con éstos y en ningún momento ocasionan frotamiento. El resultado práctico es: mayor eficiencia del rodamiento por absorber menos energía para funcionar. Por esto, se aprovecha más energía para trabajo útil.

No es estrictamente necesario lubricar el Rodamiento Sincronizado, por lo que resulta ideal desde el punto de vista ecológico y de mantenimiento.

Su robustez y versatilidad son inmensas, por lo que puede sustituir con ventajas: rodamientos de bolas, de cilindros y de conos truncados.

Sus especiales elementos rodantes pueden, en muchos casos, ensamblarse directamente entre la parte giratoria y la parte fija de que se trate, eliminando ambos anillos tradicionales y los sistemas correspondientes de sujeción y de ajuste. Dicha mecánica nos permite instalar cualquier rueda, directamente en su eje fijo, con sólo elementos rodantes; sin tornillos, sin tuercas, ni remaches.

La construcción de Rodamientos Sincronizados es sencilla, pues para ello se requieren únicamente un torno y herramientas básicas.

Dependiendo de sus aplicaciones concretas, será el material del cual se deba construir. No obstante, la ausencia de frotamiento en sus áreas críticas le permite funcionar sin lubricantes, no importando de qué material esté hecho.

C.2.- Ventajas de fabricación

Fabricar o adaptar el Rodamiento Sincronizado no requiere herramientas ni materiales especiales y costosos. Por lo tanto, cualquier taller modesto que cuente con las medidas de los componentes podrá construirlo e instalarlo.

Como comparación reconozcamos que no es fácil fabricar rodamientos tradicionales. Y cuando adquirimos algunos para ser usados en ruedas, poleas, carretillas, o máquinas que construimos, debemos ajustarnos a las medidas en que se fabrican. Asimismo resolvemos el problema de su ajuste y sujeción.

C.3.- Ventajas técnicas

El Rodamiento Sincronizado sustituye ventajosamente: rodamientos de bolas, de cilindros y de conos truncados.

Sus características únicas le permiten integrarse como parte misma de los mecanismos donde se requiera su función. En este caso solamente habrá que maquinar los carriles y pestañas necesarios en las piezas que corresponda, e incorporar los elementos rodantes de tipo “H” que las conectarán.

Su sencillez y eficiencia lo hacen más versátil y útil que cualquier otro tipo de rodamiento, o sistema de conexión entre piezas giratorias y piezas fijas.

Puede eliminar por completo los lubricantes en tal o cual aplicación y reducir, o eliminar también, el mantenimiento correspondiente.

C.4.- Ventajas económicas

El Rodamiento Sincronizado es barato de construir. Es capaz de simplificar máquinas, dispositivos mecánicos, ruedas, carretillas y poleas. Disminuye o elimina el mantenimiento. Aumenta la eficiencia en donde se coloca, por lo que reduce el consumo de energéticos. Todo esto, traducido a dinero es ventajoso.

Si el aspecto competitivo está de verdad considerado en el diseño y la construcción de cualquier máquina, este Rodamiento Sincronizado será útil.

C.5.- Ventajas ecológicas

Los lubricantes de las máquinas, una vez usados y desechados, son causantes de contaminación. Al haber cada día más máquinas y éstas requerir lubricación tendremos contaminación creciente. Lo ideal sería no lubricar. Si se incorporase el Rodamiento Sincronizado en las máquinas del futuro, se iría disminuyendo la contaminación por desecho de lubricantes.

Ildefonso Hernández Cervantes