Rodamientos de rodillos cilíndricos

Los rodamientos de rodillos cilíndricos son un tipo de rodamiento de elementos rodantes que utiliza cilindros como cuerpos de rodadura, guiados entre un aro interior y un aro exterior. Están diseñados para soportar cargas radiales elevadas gracias a la geometría lineal del contacto entre los rodillos y las pistas, y pueden operar a velocidades medias y altas. La capacidad de carga radial es típicamente superior a la de un rodamiento rígido de bolas de dimensiones equivalentes.

Principio de funcionamiento

Los rodillos cilíndricos giran sobre sus propios ejes y ruedan sobre las pistas de los aros interior y exterior. El contacto lineal distribuye la carga sobre una mayor superficie en comparación con el contacto puntual de los rodamientos de bolas, lo que reduce la presión de contacto y permite soportar mayores fuerzas radiales. La jaula mantiene los rodillos separados para evitar rozamiento entre ellos y garantizar una distribución uniforme de la carga. Algunos diseños permiten desplazamiento axial libre del aro respecto a los rodillos (tipos NU, N) para absorber dilataciones térmicas del eje, mientras que otros incluyen pestañas para guiar el rodamiento en una dirección axial (NJ, NUP).

Características

Los rodamientos de rodillos cilíndricos se caracterizan por muy alta capacidad de carga radial, baja fricción, aptitud para altas velocidades y posibilidad de desmontaje. Los aros son separables, lo que facilita el montaje y desmontaje. No soportan cargas axiales o solo lo hacen en una dirección y con valores limitados, dependiendo del diseño de las pestañas. La rigidez radial es elevada y son adecuados para aplicaciones con ejes largos donde se requiere libertad de movimiento axial en uno de los apoyos.

Dimensiones normalizadas

Las dimensiones principales de los rodamientos de rodillos cilíndricos se rigen por las series dimensionales definidas en las normas ISO 15, DIN 616 y ANSI/ABMA 20. Las series más comunes son 10, 02, 03, 22, 23, etc. A continuación se presenta una tabla con dimensiones orientativas para los tamaños más usuales. Los valores reales pueden variar según el fabricante y el diseño específico de las pestañas.

Diámetro interior (d)	Diámetro exterior (D)	Ancho (B)
20 mm / 0.7874 in	47 mm / 1.8504 in	14 mm / 0.5512 in
25 mm / 0.9843 in	52 mm / 2.0472 in	15 mm / 0.5906 in
30 mm / 1.1811 in	62 mm / 2.4409 in	16 mm / 0.6299 in
35 mm / 1.3780 in	72 mm / 2.8346 in	17 mm / 0.6693 in
40 mm / 1.5748 in	80 mm / 3.1496 in	18 mm / 0.7087 in
45 mm / 1.7717 in	85 mm / 3.3465 in	19 mm / 0.7480 in
50 mm / 1.9685 in	90 mm / 3.5433 in	20 mm / 0.7874 in
60 mm / 2.3622 in	110 mm / 4.3307 in	22 mm / 0.8661 in

Existen ejecuciones especiales con el mismo diámetro interior y exterior pero mayor ancho (serie 23, por ejemplo), así como series ligeras (10, 02), medias (03) y pesadas (22, 23). La designación completa incluye prefijos como NU, N, NJ, NUP, que indican la configuración de pestañas.

Capacidades de carga

Los valores de capacidad de carga dependen del fabricante, del número y tamaño de los rodillos, y del material. La tabla siguiente muestra capacidades orientativas para rodamientos de rodillos cilíndricos de la serie 02 con jaula de latón o acero, en condiciones de lubricación adecuada. Se indican la capacidad de carga dinámica básica (C) y la capacidad de carga estática básica (C0).

Diámetro interior (d)	C (dinámica)	C0 (estática)
20 mm / 0.7874 in	6240 N / 1403 lbf	4840 N / 1088 lbf
25 mm / 0.9843 in	8190 N / 1841 lbf	6550 N / 1473 lbf
30 mm / 1.1811 in	10600 N / 2383 lbf	8800 N / 1978 lbf
35 mm / 1.3780 in	12900 N / 2900 lbf	11000 N / 2473 lbf
40 mm / 1.5748 in	16000 N / 3596 lbf	14000 N / 3147 lbf
45 mm / 1.7717 in	18600 N / 4181 lbf	16600 N / 3732 lbf
50 mm / 1.9685 in	20400 N / 4586 lbf	18600 N / 4181 lbf
60 mm / 2.3622 in	30000 N / 6744 lbf	28000 N / 6295 lbf

Las cargas axiales admisibles son limitadas; típicamente no superan el 10-20 % de la capacidad de carga radial, y solo están permitidas en combinación con carga radial suficiente para evitar el deslizamiento.

Materiales

Los aros y los rodillos se fabrican mayoritariamente en acero de rodamientos AISI 52100 (acero al cromo-carbono, similar a 100Cr6) endurecido completamente, con dureza superficial de 58-64 HRC. La jaula puede ser de acero prensado (para series ligeras), latón mecanizado (uso general y altas velocidades) o poliamida reforzada con fibra de vidrio (para aplicaciones con temperaturas moderadas y baja carga). Para condiciones corrosivas o de alta temperatura existen ejecuciones en acero inoxidable (AISI 440C) o con recubrimientos especiales.

Aplicaciones

Los rodamientos de rodillos cilíndricos se emplean en cajas de engranajes, motores eléctricos, máquinas herramienta, compresores, bombas, ventiladores industriales, laminadores, rodillos de transporte, reductores, turbinas eólicas y todo tipo de maquinaria donde predominen las cargas radiales intensas y se requiera alta precisión de giro. Son especialmente útiles como apoyo libre en ejes largos, donde el aro interior puede desplazarse axialmente para compensar dilataciones.

Montaje y mantenimiento

Montaje en caliente: Para ajustes con interferencia sobre el eje, calentar el aro interior a 80-120 °C / 176-248 °F usando un calentador por inducción. Evitar el sobrecalentamiento local.
Alineación: La desalineación angular admisible es muy baja (típicamente < 4 minutos de arco para series estándar); una alineación incorrecta genera cantos de carga y falla prematura.
Lubricación: Se recomienda grasa o aceite en función de la velocidad y temperatura. Para altas velocidades, usar aceite con viscosidad adecuada; la cantidad de grasa no debe superar el 30-50 % del volumen libre.
Desmontaje: Al ser aros separables, el aro interior o exterior se retira individualmente. Usar extractores que actúen sobre el aro a desmontar, nunca aplicar fuerza a través de los rodillos.
Juego radial: Seleccionar juego radial interno adecuado (normal, C3, C4) según las condiciones de ajuste y temperatura de servicio.

Criterios de selección

La selección de un rodamiento de rodillos cilíndricos depende de:

Magnitud y tipo de carga: predominantemente radial. Si hay carga axial, verificar la capacidad de las pestañas.
Velocidad de giro: para altas velocidades, preferir series con rodillos de menor diámetro y jaulas de latón.
Necesidad de desplazamiento axial: diseños NU o N permiten el desplazamiento libre; NJ y NUP fijan el eje en un sentido o en ambos.
Condiciones de montaje: considerar el método de ajuste y las tolerancias del eje y del alojamiento.
Temperatura de servicio: seleccionar el juego interno y material de la jaula apropiados.
Rigidez requerida: la mayoría de los rodamientos cilíndricos ofrecen alta rigidez radial; para aplicaciones de ultra-precisión, optar por series específicas con tolerancias reducidas.

Tablas de selección por aplicación

La tabla siguiente sugiere series y tipos de rodamientos de rodillos cilíndricos para aplicaciones típicas, junto con valores orientativos de diámetro interior y velocidad.

Aplicación	Tipo recomendado	Diámetro interior típico (d)	Velocidad límite orientativa (rpm)
Motor eléctrico (apoyo libre)	NU10 o NU2	30-60 mm / 1.2-2.4 in	5000-8000 rpm
Caja de cambios industrial	NJ2 o NUP2	40-100 mm / 1.6-3.9 in	2000-4000 rpm
Rodillo transportador	N o NU3 (serie pesada)	50-120 mm / 2.0-4.7 in	500-1500 rpm
Husillo de máquina herramienta	NN30 (doble hilera, superprecisión)	60-150 mm / 2.4-5.9 in	3000-10000 rpm
Compresor de tornillo	NU2 o NJ2	25-80 mm / 1.0-3.1 in	4000-9000 rpm
Laminador (cuello de rodillo)	Cuatro hileras (FC, FCD)	100-400 mm / 3.9-15.7 in	100-500 rpm

Las velocidades indicadas son orientativas y dependen del método de lubricación, carga y temperatura. Para cada caso concreto debe verificarse el factor de velocidad n x dm del fabricante.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la vida útil típica de un rodamiento de rodillos cilíndricos?

La vida nominal L10 para un rodamiento de rodillos cilíndricos de tamaño medio (por ejemplo, diámetro interior 40 mm / 1.6 in) es de aproximadamente 20 000 horas bajo carga equivalente a un 10 % de la capacidad dinámica, con lubricación adecuada y alineación correcta.

¿Cuánto desalineamiento puede absorber sin daño?

El error angular admisible para rodamientos estándar de rodillos cilíndricos es inferior a 4 minutos de arco (0.066 grados), aunque algunos diseños con rodillos perfilados pueden tolerar hasta 10 minutos de arco sin reducción significativa de vida.

¿Qué temperatura máxima de trabajo puede soportar?

Un rodamiento de rodillos cilíndricos estándar en acero 100Cr6 estabilizado dimensionalmente puede operar de forma continua hasta 150 °C / 302 °F. Con tratamiento térmico especial (temperatura de revenido mayor) y jaula metálica, se alcanzan 200 °C / 392 °F, y con aceros para alta temperatura hasta 300 °C / 572 °F.

¿Qué cantidad de carga axial admite un rodamiento tipo NJ?

La carga axial admisible para un NJ de tamaño medio (diámetro 50 mm / 1.97 in) no supera típicamente el 15-20 % de la capacidad de carga radial dinámica, es decir, del orden de 3000-4000 N / 675-900 lbf, y siempre en presencia de una carga radial suficiente para mantener los rodillos en contacto uniforme.

¿Cómo se determina el juego radial interno correcto?

El juego radial interno debe seleccionarse en función del ajuste del aro en el eje y en el alojamiento. Para un ajuste con interferencia de 0.02 mm / 0.0008 in en el eje y temperatura de servicio 70 °C / 158 °F, se recomienda juego C3, que para un diámetro de 40 mm / 1.57 in corresponde a un rango de juego radial de 25 a 51 µm / 0.00098 a 0.00201 in.

¿Cuál es el apriete mínimo recomendado para el ajuste en el eje?

Para un eje de acero y un rodamiento de diámetro interior 50 mm / 1.97 in sometido a carga rotativa respecto al eje, se recomienda un apriete de entre 0.005 mm y 0.030 mm / 0.0002-0.0012 in, dependiendo de la magnitud de la carga y del espesor del aro.

Fuentes consultadas

engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/iso-threads-d_752.html
mcmaster.com: https://www.mcmaster.com/products/cylindrical-roller-bearings