Cuando se inventaron las primeras ruedas, los ejes se montaban directamente sobre el soporte, lo que hacía que se desgastase y que la fricción fuese mayor, obligando a lubricar de forma más frecuente. Sin embargo, con la aparición de los cojinetes, o rodamientos, esto pasó a ser un problema menor, ya que permite unir piezas giratorias sin que se produzca ese ruido, desgaste, y fricción, haciendo los sistemas más duraderos, suaves y eficientes.
A pesar de ser piezas que parecen completamente olvidadas, dado que casi nadie cae en que están ahí haciendo su trabajo, su importancia bien merece este artículo…
¿Qué son los cojinetes?
Los cojinetes, o rodamientos, son elementos mecánicos que reducen la fricción entre dos superficies giratorias o deslizantes. Aunque en los vehículos generalmente son de tipo giratorio, también pueden verse en otros elementos deslizantes como los raíles de cajones, y otros elementos desplazables del vehículo.
Están compuestos por dos partes principales:
- Elemento rodante: puede ser una bola, un rodillo o un cono, dependiendo del tipo de cojinete.
- Carcasa: sostiene y guía el elemento rodante, proporcionando el espacio y la lubricación necesarios para su movimiento. En el caso de no ser rotativos, sino lineales, la carcasa es un carril metálico.
Los cojinetes cumplen con dos funciones fundamentales. Por un lado reducen la fricción al minimizar el contacto directo entre las superficies, los cojinetes permiten un movimiento suave y eficiente, reduciendo el desgaste y la generación de calor. También deben soportar las cargas radiales, axiales o combinadas que se generan durante el funcionamiento del vehículo, asegurando la estabilidad y la integridad estructural.
Un poco de historia
Los primeros indicios de rodamientos se remontan a la Prehistoria, donde se utilizaban troncos de madera o piedras huecas para reducir la fricción en el transporte de objetos pesados. Estas ideas rudimentarias sentaron las bases para el desarrollo de sistemas de rodamiento más complejos, e iban estrechamente ligadas a la invención de la rueda. Después de esto, en la antigua Mesopotamia (3500 a.C.), perfeccionaron el uso de ruedas y rodamientos de madera para carros y otros vehículos. Se sabe de su existencia porque se encontraron rodamientos cilíndricos de arcilla maciza en tumbas de la época, lo que demuestra su importancia en la vida cotidiana.
En Egipto (3000 a.C.), también utilizaron rodamientos de madera en sus carros y embarcaciones, que eran más resistentes y fáciles de crear que los de arcilla maciza. Los jeroglíficos de la época muestran diseños de rodamientos con ejes y cojinetes, lo que indica un conocimiento avanzado de la mecánica. En esta época básicamente se utilizó para carretas y para mover cargas pesadas para la construcción…
En la antigua Grecia y el Imperio de Roma (500 a.C. – 476 d.C.), los colonos refinaron los diseños de rodamientos utilizando bronce y hierro. Los rodamientos de bolas ya iban avanzando a algo más parecido a lo que hoy día conocemos. Pero, no sería hasta la Edad Media (476 d.C. – 1450 d.C.) cuando el desarrollo de los rodamientos se estancó debido a la falta de avances tecnológicos significativos. Sin embargo, los molinos de viento y las ruedas hidráulicas incorporaron rodamientos de madera y metal rudimentarios creados por civilizaciones anteriores, es decir, no por falta de avances se dejaron de usar.
El Renacimiento (1450 d.C. – 1600 d.C.) marcó un resurgimiento en el desarrollo de los rodamientos. Leonardo da Vinci dibujó diseños de rodamientos de bolas más similares a los actuales, mientras que otros inventores experimentaron con diferentes materiales y formas con tal de lograr mejoras en la reducción de fricción y durabilidad. No obstante, la tecnología de la época tampoco aportó demasiado hasta la llegada de la Revolución Industrial (1760 d.C. – 1840 d.C.), donde la necesidad de las maquinarias y vehículos impulsó la demanda de rodamientos más eficientes y duraderos. Un ejemplo fue John Harrison inventó el primer cojinete de bolas de acero en 1760, seguido por otros avances como el cojinete de rodillos de Philip Vaughan en 1794.
El siglo XIX y XX vieron un auge en la innovación de los rodamientos. SKF (Svenska Kullagerfabriken) fue fundada en Suecia en 1902, convirtiéndose en un líder mundial en la producción de rodamientos. Se desarrollaron nuevos materiales, diseños y métodos de fabricación, permitiendo una mayor precisión, capacidad de carga y durabilidad. Desde esta época, prácticamente no han evolucionado demasiado, aunque sí que se introdujeron algunos avances en los materiales y formas para lograr mejoras…
Tipos de cojinetes para la industria del motor
La industria del coche emplea una amplia gama de tipos de cojinetes, cada uno con características y aplicaciones específicas. Estos cojinetes o rodamientos no son todos los tipos existentes, ya que otros sectores pueden utilizar componentes diferentes, como es el caso de algunos ventiladores para sistemas electrónicos o eléctricos, que usan una gama diferente de tipos de cojinetes, incluso los hay de líquido, vacío, etc. Pero aquí nos centraremos en los importantes para la mecánica, que son básicamente:
Cojinetes de bolas
Son de los más comunes en automóviles y en todo tipo de aplicaciones. Aportan versatilidad, soportando cargas radiales, axiales y combinadas. Además, son baratos, ofrecen baja fricción, son suaves, eficientes y por ello los encontrarás en ejes de ruedas, transmisión, bombas, y otros elementos.
Cojinetes de rodillos
En vez de usar bolas esféricas convencionales, emplean rodillos. Esto le aporta mayor capacidad de carga, ideales para vehículos más pesados, además de ofrecer baja fricción a altas velocidades, por lo que puede ser positivo para elementos de alto rendimiento.
Cojinetes cónicos
Nuevamente se cambia el concepto o geometría, sustituyendo la bola o el rodillo por conos. Gracias a ello, tienen alta capacidad de carga axial, son bastante precisos, rígidos, evitan vibraciones, y también se pueden emplear para multitud de aplicaciones.
Cojinetes de agujas
Son algo más raros que los anteriores, los cojinetes de aguja son similares a los cilíndricos, pero se trata de cilindros aún más delgados y largos. En este caso, son compactos y de bajo peso, para aplicaciones más ligeras. Pese a eso, ofrecen una alta capacidad de carga, y se pueden ver en embragues, juntas homocinéticas, ejes de dirección, etc.
Cojinetes hidrodinámicos
En este tipo de rodamiento se introduce un elemento lubricante, generalmente con aceite a presión. Es decir, emplean una película de aceite presurizada para separar las superficies y reducir al máximo la fricción, aportando gran suavidad y eficiencia, ideal para motores, bombas y compresores de alta velocidad. No obstante, son más caros, menos fiables, y complejos.
Cojinetes de deslizamiento
Para finalizar, otro tipo de rodamiento es el de deslizamiento. Básicamente consiste en dos superficies metálicas en contacto directo, es decir, como un anillo dentro de otro anillo. Es simple y económico, requiere de lubricación constante ya que son dados a desgaste, pero puede ser apto para elementos de bajas revoluciones o poco movimiento.
Mantenimiento
Por último, no olvides que sea cual sea el tipo elegido, deberías llevar a cabo un mantenimiento para mejorar su funcionamiento y alargar su vida útil. Y eso pasa por aplicar lubricación cuando sea necesario (ver indicaciones del fabricante), verificar si hay signos de daños, fugas, bolas ausentes, etc., y reemplazarlo cuando sea necesario, ya que de no prestar atención, la avería puede ir a peor y ser más cara…