Principios de fricción y diseño de rodamientos

¿Alguna vez te has deslizado sin esfuerzo sobre una pista de patinaje sobre hielo? ¿O se deslizó por un piso de madera en sus calcetines? Si no lo has hecho, definitivamente necesitas hacerlo. Si es así, ha experimentado la estimulante ingravidez que proviene de la baja fricción. Si bien es una fuerza esencial en nuestro mundo material, la fricción puede causar problemas, especialmente en la maquinaria.

Los compresores de aire solucionan esto mediante el uso de cojinetes para mitigar la fricción durante el proceso de compresión, pero no todos los cojinetes son iguales. Hoy veremos las ventajas y desventajas de los tres tipos de cojinetes que se usan comúnmente en los compresores. Antes de comenzar, tomemos un momento para analizar la física de la fricción.

¿Qué es la fricción?

Según el diccionario Merriam-Webster, la fricción es “la fuerza que resiste el movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto”. Hay dos tipos de fricción:la fricción estática y la fricción cinética. La fricción estática es la fuerza requerida para iniciar el movimiento entre dos objetos estacionarios. La fricción cinética es la fuerza de resistencia entre dos objetos en movimiento.

La fricción estática es mayor que la fricción cinética. Piensa en intentar empujar una caja pesada por el suelo. Debe aplicar más fuerza para iniciar el movimiento que para mantener la caja en movimiento.

Al determinar la fricción entre dos objetos, se deben considerar un par de factores. El coeficiente de fricción determina qué tan bien se agarran los objetos entre sí (cada objeto tiene su propio coeficiente), y la fuerza normal presiona los objetos juntos. El par y la tracción entran en juego cuando uno de los objetos en movimiento es un neumático giratorio.

Grandes cantidades de fricción pueden generar calor y desgastar los objetos. Intenta frotarte las manos e inmediatamente te sentirás más cálido. El mismo principio se aplica a las piezas de un compresor. Como se frotan continuamente entre sí y crean calor, se desgastan más rápido de lo que lo harían con menos fricción. Afortunadamente, elementos como los cojinetes ofrecen menos fricción a los compresores de aire, lo que les permite funcionar más rápido sin desgastarse.

Tipos de rodamientos

Hay tres tipos principales de cojinetes que se utilizan en los compresores, cada uno con sus propias ventajas y desventajas.

Cojinete de rodillos

Los rodamientos de rodillos suelen ser el tipo de rodamiento menos costoso. Tienen cargas radiales, lo que significa que la carga actúa en ángulo recto con el eje de rotación del rodamiento. Los rodamientos de rodillos tienden a tener una larga vida útil y son uno de los primeros diseños de rodamientos conocidos.

Rodamiento de rodillos cónicos

Los rodamientos de rodillos cónicos son un tipo de rodamientos de rodillos con forma cónica. Suelen ser más caros que los rodamientos de rodillos, pero pueden manejar cargas tanto radiales como axiales. Una carga axial ejerce una fuerza paralela al eje de rotación. Debido a que los rodamientos de rodillos cónicos pueden soportar moderadamente bien ambas fuerzas de carga, tienden a desgastarse más rápido que los rodamientos de rodillos.

Rodamientos de bolas

Los rodamientos de bolas son el tipo de rodamiento más caro. Pueden manejar cargas tanto radiales como axiales, y son altamente confiables. Hay muchos tipos de rodamientos de bolas, incluidos los de contacto angular, axiales y de ranura profunda.

La próxima vez que salgas a patinar o simplemente te deslices por la casa en calcetines, considera la física detrás de la diversión. Si bien la baja fricción puede ser agradable, también permite que su máquina funcione de manera más eficiente a lo largo de su vida útil.

¿Qué tipo de cojinete usa su compresor? Háganos saber su preferencia en los comentarios a continuación.