Cálculo vida útil L10 rodamientos

Dimensiones normalizadas

La selección y cálculo de la vida L10 parte del conocimiento de las dimensiones principales del rodamiento. Las series métricas normalizadas según ISO 15 cubren los diámetros de eje desde 10 mm hasta más de 500 mm. La tabla siguiente recoge las dimensiones exteriores de rodamientos rígidos de bolas de las series 60, 62 y 63, utilizados como base para los ejemplos de cálculo.

Designación ISO	Diámetro interior d	Diámetro exterior D	Ancho B
6004	20 mm / 0.787 in	42 mm / 1.654 in	12 mm / 0.472 in
6204	20 mm / 0.787 in	47 mm / 1.850 in	14 mm / 0.551 in
6304	20 mm / 0.787 in	52 mm / 2.047 in	15 mm / 0.591 in
6005	25 mm / 0.984 in	47 mm / 1.850 in	12 mm / 0.472 in
6205	25 mm / 0.984 in	52 mm / 2.047 in	15 mm / 0.591 in
6305	25 mm / 0.984 in	62 mm / 2.441 in	17 mm / 0.669 in
6006	30 mm / 1.181 in	55 mm / 2.165 in	13 mm / 0.512 in
6206	30 mm / 1.181 in	62 mm / 2.441 in	16 mm / 0.630 in
6306	30 mm / 1.181 in	72 mm / 2.835 in	19 mm / 0.748 in

Capacidad de carga

La capacidad de carga dinámica C indica la carga radial constante que un rodamiento de bolas puede soportar durante una vida nominal de 1 millón de revoluciones. Los valores de C y de la capacidad de carga estática C0 se extraen de las tablas de cada fabricante y son el punto de partida del cálculo L10.

Designación ISO	Capacidad dinámica C	Capacidad estática C0
6004	9,36 kN / 2104 lbf	5,07 kN / 1140 lbf
6204	12,8 kN / 2877 lbf	6,65 kN / 1495 lbf
6304	15,9 kN / 3574 lbf	7,9 kN / 1776 lbf
6005	10,0 kN / 2248 lbf	5,85 kN / 1315 lbf
6205	14,0 kN / 3147 lbf	7,8 kN / 1753 lbf
6305	21,2 kN / 4765 lbf	10,8 kN / 2428 lbf
6006	12,5 kN / 2810 lbf	7,35 kN / 1652 lbf
6206	19,0 kN / 4271 lbf	10,0 kN / 2248 lbf
6306	27,0 kN / 6068 lbf	14,6 kN / 3282 lbf

Criterios de selección

La vida nominal L10 se calcula mediante la ecuación de Lundberg-Palmgren:

L10 = (C/P)^p   [millones de revoluciones]
L10h = (10^6 / (60 n)) * (C/P)^p   [horas]

donde:

• C = capacidad de carga dinámica del rodamiento [kN]
• P = carga dinámica equivalente [kN]
• p = exponente de vida (3 para bolas, 10/3 para rodillos)
• n = velocidad de giro [rpm]

Para cargas combinadas radiales (Fr) y axiales (Fa), la carga equivalente se obtiene con:

P = X·Fr + Y·Fa

Los factores X e Y dependen de la relación Fa/Fr y del juego interno; para montajes típicos con Fa/Fr ≤ e se toma X=1, Y=0 en rodamientos de bolas.

El valor L10h recomendado para cada aplicación orienta la selección final. La tabla siguiente resume las vidas requeridas en función del tipo de máquina.

Tablas de selección por aplicación

Aplicación	Vida L10h recomendada [horas]
Electrodomésticos, herramientas portátiles	2.000 – 8.000
Ventiladores, motores eléctricos pequeños	8.000 – 15.000
Máquinas herramientas, compresores	20.000 – 30.000
Bombas centrífugas, transportadores	30.000 – 50.000
Reductoras industriales, grúas	50.000 – 100.000
Grandes ventiladores, equipos mineros	> 100.000

Estos intervalos permiten al ingeniero acotar la búsqueda; se puede afinar con análisis de fiabilidad L5 o L1 cuando se requiera mayor seguridad.

Consideraciones de montaje

1. El ajuste del aro interior al eje debe ser de interferencia si el aro gira respecto a la carga; un ajuste flojo produce deslizamiento y reduce la vida real hasta 5 veces.
2. La holgura radial interna aumenta la capacidad de carga axial pero puede generar vibraciones; en aplicaciones de precisión se selecciona una clase de juego C2, CN o C3 según las dilataciones térmicas.
3. El desalineamiento entre ejes y alojamientos nunca debe superar 0.0015 rad (1.5 mrad / 0.086°) en rodamientos rígidos de bolas, so pena de reducir la vida L10 a la mitad.
4. La temperatura de trabajo superior a 120 °C / 248 °F obliga a aplicar un factor de reducción de C que los fabricantes publican en sus catálogos.
5. El montaje en caliente mediante expansión térmica (calentamiento a 110 °C / 230 °F) facilita la instalación sin dañar los caminos de rodadura y preserva la vida nominal de catálogo.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Qué significa exactamente L10?

L10 es la vida nominal en millones de revoluciones que alcanza el 90% de un grupo de rodamientos idénticos trabajando bajo la misma carga. Se corresponde con una fiabilidad del 90% y es la base del dimensionado estándar.

¿Cuál es el exponente de vida para rodamientos de rodillos cónicos?

El exponente p vale 10/3, equivalente a 3,33, lo que refleja la mayor sensibilidad de los rodamientos de rodillos a la carga. Así, un aumento del 10% en la carga reduce la vida L10 aproximadamente un 27% en este tipo de rodamientos.

¿Cómo se convierte la vida de millones de revoluciones a horas?

Se divide el valor en millones de revoluciones por la velocidad de giro en rpm y por 60: L10h = L10 × 10⁶ / (60 n). Por ejemplo, un rodamiento con L10 = 500 millones de revoluciones girando a 1500 rpm tendrá una vida de 5.556 horas.

¿Qué carga usar en el cálculo si existen fuerzas radiales y axiales simultáneas?

Se calcula la carga dinámica equivalente P = X·Fr + Y·Fa. Para rodamientos rígidos de bolas con Fa/Fr ≤ 0,25, X=1 e Y=0; en caso contrario X=0,56 e Y vale entre 1 y 2 según el catálogo del fabricante.

¿Qué ocurre si la carga aplicada P supera la capacidad estática C0?

No se debe calcular vida L10 porque el rodamiento se encuentra en régimen de deformación plástica permanente; en esas condiciones la vida puede ser inferior a 100 revoluciones. La seguridad estática exige P0 ≤ C0/S0 con S0 ≥ 2 en general.

¿Qué vida L10h se recomienda para un motor eléctrico de 50 HP?

Un motor eléctrico industrial de esa potencia opera típicamente entre 1.500 y 3.000 rpm, y la vida recomendada se sitúa entre 20.000 y 30.000 horas. Un valor de diseño seguro es elegir un rodamiento que proporcione al menos 25.000 horas L10h.

Fuentes consultadas

• engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/w-steel-beam-uniform-load-d_1722.html
• mcmaster.com: https://www.mcmaster.com/products/bearings/