Rodillos y ruedas para usos industriales – Construcción y aplicaciones

En la ingeniería mecánica y en los procesos de automatización en general, es esencial que los materiales y los componentes de construcción se transporten de forma rápida y eficiente de A a B. Esto requiere una guía y una alineación intencionadas a lo largo de las rutas de transporte. Los rodillos y los tambores contribuyen significativamente a cumplir estas funciones. En este artículo se examina qué tipos de materiales se utilizan y para qué aplicaciones específicas se utilizan rodillos.

Definición: Rodillos, tambores, ruedas, cintas y su construcción

Para fines de ingeniería mecánica, un rodillo es un elemento mecanizado con forma de disco anular (cilindro hueco) que se monta de manera giratoria en un eje o un pasador de rodillo como eje de rotación, de manera que pueda girar con la menor fricción posible. La diferenciación entre rodillo y tambor, también llamado tambor portador, no se refiere a la función, sino a su geometría. Los rodillos y tambores son cilindros huecos vistos geométricamente y difieren por su relación de radio de componente respecto a altura de componente. Si el ancho de la superficie de rodadura de un rodillo excede su radio, esto generalmente se denomina tambor.

Las ruedas también son componentes que permiten un movimiento de rodadura. Sin embargo, en comparación con los rodillos, las ruedas suelen consistir en una llanta, una huella (superficie de rodadura) y un cojinete de ruedas. Un eje o un pasador de cojinete conecta el cuerpo de la rueda a la carcasa y garantiza un ajuste seguro en el soporte. Una huella es el recubrimiento protector o de desgaste que se aplica sobre un rodillo o rueda, también llamado superficie de rodadura. Esto también influye en la facilidad de movimiento.

Deben seleccionarse diferentes huellas dependiendo de las condiciones del suelo. Por ejemplo, el caucho cuenta con un alto grado de protección del piso, pero tiene una resistencia comparativamente alta al arranque y a la rodadura. Los recubrimientos metálicos tienen una capacidad de carga muy alta, pero no son adecuados para suelos sensibles debido a la alta presión de contacto superficial. La industria también utiliza plásticos especializados de alto rendimiento, que convencen por su bajo peso y su gran resistencia al desgaste.

A diferencia de las ruedas, los rodillos absorben directamente la carga en el anillo exterior (contacto directo). Esto distingue a los rodillos de los cojinetes de bolas puros, que, debido a su gama de aplicaciones y a la diferente distribución de la carga resultante, también pueden tener un anillo exterior con un grosor reducido. En términos de ingeniería, un rodillo de oruga o rodillo de soporte es, por lo tanto, un cojinete de rodadura reforzado en el anillo exterior.

Varias aplicaciones de rodillos

Fundamentalmente, los rodillos permiten el movimiento. Pueden asumir varias tareas. Sus principales aplicaciones incluyen:

• Equipo, p. ej., rodillos de aparatos, tecnología de accionamiento, p. ej., rodillo de accionamiento
• Equipo de manipulación de materiales, p. ej., rodillos de oruga
• Tecnología de transmisión, p. ej., rodillos de transmisión, componentes de máquinas, p. ej., rodillos de transporte para máquinas en aplicaciones de servicio pesado

Por ejemplo, los rodillos de aparatos se usan como dispositivos para facilitar el transporte de equipos pesados. Con este fin, se atornillan a la parte inferior de un carro de transporte o al propio equipo. La tecnología de accionamiento utiliza rodillos para soportar la transferencia de energía entre varios elementos de accionamiento y, por lo tanto, para influir en la velocidad de rotación y la velocidad. El equipo de manipulación de materiales no solo utiliza rodillos para el transporte, sino también para otras aplicaciones. En este caso, sin embargo, generalmente no se instalan permanentemente en la carga transportada, sino que facilitan el flujo de materiales, por ejemplo, en transportadores de rodillos. Los rodillos de desviación de la cinta transportadora de uso especial guían las cintas transportadoras en la dirección correcta y estabilizan el movimiento.

Para obtener más información sobre la manipulación de materiales, consulte nuestro artículo sobre manipulación de materiales industriales.

Materiales para rodillos

El material seleccionado para un rodillo depende del material o pieza de trabajo con el que el rodillo entrará en contacto. Básicamente, se utilizan los siguientes materiales:

• Poliuretano (PU) / caucho
• Metal
• Resina
• Plásticos de alto rendimiento

Los rodillos de poliuretano y goma se utilizan cuando se manipulan materiales y superficies sensibles, como papel o piezas de chapa fina. Los plásticos de alto rendimiento (p. ej., poliamida, POM) se utilizan en entornos con requisitos de higiene especiales. Tienen una superficie lisa, lo que causa poca fricción y no reaccionan químicamente. Los rodillos metálicos, por otro lado, se utilizan preferentemente en entornos con temperaturas extremas, productos químicos agresivos o cargas mecánicas pesadas en los que los rodillos de PU o goma no aguantarían.

Encontrará más información sobre los plásticos de altas prestaciones y sus propiedades en nuestro artículo Los plásticos especiales en la industria: propiedades, resistencia y ejemplos de aplicación.

Diferentes tipos de rodillos

Los rodillos pueden distinguirse en términos de geometría y de las aplicaciones para las que estén destinados. El término rodillo de pista generalmente se refiere a un rodillo al ralentí, es decir, no accionado. Sin embargo, con respecto a su función y al diseño estructural asociado, los profesionales los distinguen en rodillos de oruga, rodillos de soporte, rodillos de desviación y rodillos guía, rodillos de leva y rodillos de transporte.

Rodillos de oruga

Además de varias aplicaciones industriales, los rodillos de oruga, también llamados rodillos de soporte, son componentes esenciales en sistemas de chasis de vehículos industriales pesados como excavadoras de orugas y vehículos de oruga. Aquí, los rodillos de oruga proporcionan una base estable y móvil de la máquina a la vez que absorben los golpes. Instalados en la parte inferior del chasis, tienen contacto directo con la cadena móvil mientras conducen y, por lo tanto, soportan el peso de la máquina en el suelo.

Sin embargo, generalmente se entiende que un rodillo de oruga es un cojinete que consiste en un cojinete de bolas de una o varias filas con un anillo exterior e interior reforzado. El anillo exterior reforzado forma la superficie de funcionamiento del rodillo de oruga. Esta superficie de rodadura puede consistir directamente en el anillo exterior, u otro material puede utilizarse para mejorar las características de funcionamiento.

Las ventajas de los rodillos de oruga incluyen:

• Alta capacidad de transporte de carga
• Resistencia
• Guía optimizada y transmisión de potencia.

Para obtener más información sobre los rodillos de oruga o rodillos de leva y sus usos, consulte nuestro artículo Cam roller and rollers followers: Basic knowledge and intended uses.

Rodillos de leva

Los rodillos de leva son cojinetes de eje muy estables con un anillo exterior grueso y una jaula de cojinetes de rodillos con rodillos de aguja integrados. El diseño con jaula de rodillo de aguja ayuda a aumentar la potencia rotacional para poder hacer frente a altas velocidades. El anillo exterior es más grueso que en los cojinetes rodantes normales para permitir su uso con cargas de choque altas o cargas pesadas.

En la siguiente tabla se proporciona una descripción general de varios rodillos de leva:

Rodillos transportadores

Los rodillos transportadores se utilizan para transportar, por ejemplo, carga. Los transportadores de rodillos, por ejemplo, suelen utilizar varios rodillos giratorios dispuestos en paralelo a objetos de transporte. Son fiables, a menudo soportan cargas elevadas y, por lo tanto, también se utilizan en cintas transportadoras. Los rodillos transportadores también sirven como ejes de transmisión en sistemas de transporte accionados por correa. Por lo general, consisten en acero sólido para herramientas de carbono o acero endurecido para herramientas, ya que deben ser capaces de transferir cargas de par. Para aplicaciones con cargas particularmente altas, pueden equiparse con un acabado cromado. Un rodillo de desviación con un cojinete de bolas es una variante de un rodillo transportador. La resistencia a la fricción se minimiza con el cojinete de bolas. Los sistemas de transportadores también los utilizan como rodillos de soporte en transportadores de rodillos para transportar materiales de manera eficiente. Las ventajas de los rodillos transportadores incluyen:

• Baja fricción
• Alta capacidad de transporte de carga
• Varias opciones de transmisión, p. ej., correas, motor
• Transporte eficiente de materiales.

Los rodillos transportadores son componentes esenciales de las cintas transportadoras y los transportadores de rodillos. Encontrará más información en nuestro artículo Transportadores de banda: Construcción, capacidad de transporte y selección de bandas para optimizar los procesos y transportadores de ruedas, transportadores de rodillos, bandas de rodillos: construcción, funcionamiento y ventajas.

Rodillos de soporte, seguidores de rodillo, seguidores de tambor

Los rodillos de soporte son rodamientos altamente estables con una jaula de rodamientos rodantes con rodillos en forma de aguja como elementos rodantes. El diseño sin eje permite utilizarlos ahorrando espacio. El diseño combina un anillo exterior e interior grueso con cuerpos de rodillo en forma de aguja como se usa en los rodillos de leva. Los rodillos de soporte se pueden utilizar en aplicaciones con fuerzas de acción o que requieren altas velocidades. La longitud del pasador para sujetar el rodillo de soporte puede configurarse de manera que los rodillos de soporte puedan ajustarse fácilmente a la situación de instalación requerida. La siguiente tabla proporciona una descripción general de varios rodillos de soporte:

Al igual que los seguidores de rodillos, los rodillos de soporte, también llamados rodillos superiores, cumplen una función de soporte o soporte de carga. Del mismo modo que el resto de tipos de rodillos de oruga, los rodillos de soporte no están accionados. Los rodillos de soporte, también llamados rodillos de tambor, no tienen contacto directo con el suelo, sino con la carga que se va a soportar o con la correa en la que se transporta el objeto que se va a soportar.

Usando la excavadora de orugas como ejemplo, los rodillos de soporte se instalan en la parte superior del sistema del tren de rodaje y son responsables de guiar uniformemente las cadenas de la excavadora de orugas y evitar que se hundan. En las cintas transportadoras, soportan la cinta para evitar que se hunda bajo el peso del material transportado. Los cojinetes de rodillos se instalan en transportadores de rodillos como rodillos no accionados y soportan el peso de los objetos que se van a transportar.

Rodillos de guía

Los rodillos guía se utilizan para una dirección y un control precisos. Garantizan, por ejemplo, que un artículo transportado permanezca en su carril especificado. Los rodillos guía de acero se utilizan a menudo en la industria, ya que pueden absorber cargas particularmente altas. Los rodillos guía con cojinete de bolas garantizan un transporte suave y permiten la adaptación al objeto que se va a guiar utilizando varios perfiles y formas de ranura.

Los rodillos guía están disponibles con diferentes ranuras que garantizan un agarre óptimo y una guía fiable. Por ejemplo, hay perfiles de ranura en U para raíles redondos, perfiles de ranura en V para raíles triangulares y perfiles de ranura en H para raíles rectangulares.

Las ventajas de los rodillos guía incluyen:

• Precisión en la guía
• Alta estabilidad
• Diferentes perfiles de ranura
• Desgaste reducido.

Para obtener información sobre las guías de perfil, lea nuestro artículo Guías de perfil: Tipos, función, vida útil, mantenimiento, alternativas.

Rodillos de bolas

Los rodillos de bolas son un tipo especial de rodamientos de bolas, cuya característica especial son los movimientos de alta velocidad en cualquier dirección y plano. Su aplicación principal es la manipulación de materiales.

La carcasa de los rodillos de bolas a menudo consiste en acero o placa de acero. En el interior de la carcasa hay integrado un lecho de bolas lleno de bolas de soporte. Se coloca una bola de carga en las bolas de soporte como elemento de rodillo. Esto permite un movimiento de baja fricción. Los rodillos de bolas también pueden soportar cargas altas. Las ventajas de los rodillos de bolas son:

• Bajo nivel de ruido
• Funcionamiento suave
• Capacidad para absorber cargas altas
• Bajo peso muerto
• Montaje fácil
• Larga vida útil.

ruedecillas giratorias, ruedas para aparatos, ruedas fijas

Las ruedecillas giratorias se utilizan para el control direccional.

Para facilitar el movimiento, suelen instalarse plataformas giratorias, que permiten una rotación de 360 grados. Muchas aplicaciones de transporte disponen de ruedas giratorias, ruedas para electrodomésticos o ruedas fijas. Se utilizan desde atornilladas en cajas de transporte para un mejor movimiento hasta a modo de ruedas giratorias de alta resistencia para cargas pesadas en entornos industriales. A diferencia de las ruedas giratorias, las ruedas fijas son rígidas y, por lo tanto, aumentan la estabilidad de los movimientos lineales. Una combinación de ambas garantiza que incluso los equipos grandes y pesados se puedan mover de forma segura y con capacidad de respuesta. Las ventajas de las ruedas giratorias incluyen:

• Alta maniobrabilidad
• Control direccional simple
• Esfuerzo físico mínimo.

Encuentre información más detallada sobre el tema de las ruedas giratorias y las ruedas fijas y a qué debe prestar atención al seleccionarlas en nuestro artículo «7 pasos para elegir una rueda giratoria».