Tipos de cojinetes de bocina: una guía completa para ingenieros navales

Si busca los tipos de cojinetes para bocinas, probablemente busque respuestas más claras : ¿ Qué cojinete dura más? ¿Qué método de lubricación es más fiable? ¿Y qué material se adapta mejor a las condiciones de operación de su embarcación ?

¿Qué son los cojinetes del tubo de popa?

Los cojinetes de bocina son cojinetes radiales instalados en el interior de la bocina para soportar el eje de propulsión del buque . Su función principal es mantener la alineación del eje, desde el motor hasta la hélice, durante la operación en entornos con agua de mar o aceite.

Los cojinetes de los tubos de popa marinos deben soportar:

• Cargas radiales continuas
• Fluctuaciones del empuje de la hélice
• Vibración y choque
• Condiciones abrasivas del agua de mar (para sistemas lubricados con agua)
• Ciclos operativos largos

Debido a que están ubicados en el extremo de popa del buque, los cojinetes del tubo de popa juegan un papel crucial en la confiabilidad de la propulsión y la eficiencia hidrodinámica.

Funciones de los cojinetes del tubo de popa

Soporta cargas radiales y peso del eje

Todos los tipos de cojinetes de bocina deben soportar el peso del eje de propulsión y garantizar una alineación radial perfecta. El cojinete absorbe las cargas estáticas, las fuerzas de rotación dinámica, los efectos de la deformación del casco y la expansión térmica. Incluso pequeñas desalineaciones pueden provocar vibraciones, desgaste de las juntas y un consumo de combustible ineficiente.

Reducir la fricción rotacional

Los rodamientos forman una película hidrodinámica , ya sea de aceite o agua de mar , para minimizar el contacto entre el eje y la superficie del rodamiento. Esto reduce el desgaste, la generación de calor y la pérdida de energía.

Absorber vibraciones y cargas de impacto

Los motores marinos, los cambios en el estado del mar y las fuerzas de la hélice generan vibraciones continuas. Los cojinetes de la bocina amortiguan estas cargas, contribuyendo a una propulsión suave y a una reducción del ruido.

Sella y protege el sistema de lubricación

Al trabajar con el sello del eje, el cojinete evita la intrusión de agua de mar (en sistemas de aceite) y garantiza un flujo de lubricación adecuado (en sistemas lubricados con agua).

Tipos de cojinetes de bocina según el método de lubricación

El método de lubricación es una de las formas más importantes de clasificar los tipos de cojinetes del tubo de popa e influye directamente en el mantenimiento, el costo y el cumplimiento.

Cojinetes de tubo de popa lubricados con aceite

Los cojinetes de tubo de popa lubricados con aceite utilizan aceites minerales o EAL (lubricantes ambientalmente aceptables) para crear una película hidrodinámica gruesa y estable.

Ventajas:

• Excelente capacidad de carga
• Lubricación estable en todas las velocidades
• Diseño de larga data

Desventajas:

• Riesgo de fuga de aceite
• Aumento de las restricciones ambientales
• Mayor costo del sistema debido a tanques, enfriadores y equipos de monitoreo

Los cojinetes lubricados con aceite siguen siendo comunes en las flotas más antiguas, pero gradualmente están siendo reemplazados por soluciones lubricadas con agua.

Cojinetes de tubo de popa lubricados con agua

Los cojinetes de tubo de popa lubricados con agua utilizan agua de mar como lubricante, lo que elimina el riesgo de contaminación por petróleo y simplifica la arquitectura del sistema.

Beneficios:

• Impacto ambiental cero
• No se requieren tanques de aceite, enfriadores ni EAL
• Menores costos de mantenimiento y de ciclo de vida
• Compatibilidad con materiales poliméricos/compuestos
• Ideal para buques navales, de investigación, transbordadores y comerciales modernos.

Los avances en materiales de cojinetes compuestos y poliméricos permiten que los sistemas lubricados con agua superen los diseños de caucho tradicionales.

Los rodamientos modernos de alto rendimiento lubricados con agua suelen utilizar polímeros, compuestos o elastómeros de ingeniería diseñados para mantener la estabilidad dimensional tanto en aguas frías como cálidas. Estos materiales permiten un funcionamiento más silencioso del eje, reducen la vibración y mejoran la tolerancia de alineación.

En los últimos años, los sistemas avanzados de polímeros/compuestos, como los cojinetes lubricados con agua INDRON® de Techemer, han ganado una mayor adopción en los astilleros globales y en los programas de modernización .

Diseñados para la lubricación hidrodinámica por película de agua, los materiales INDRON® ofrecen un rendimiento estable frente al desgaste en diversas velocidades de la embarcación y condiciones ambientales. Su baja fricción ayuda a mantener la eficiencia del eje, mientras que su rigidez estructural favorece la alineación del eje a largo plazo , un factor clave para prolongar la vida útil del sistema de propulsión.

Cojinetes de lubricación híbrida

Los rodamientos híbridos combinan características de ambos tipos de lubricación o utilizan lubricantes alternativos. Están diseñados para aplicaciones especiales donde ni la lubricación con aceite puro ni con agua pura es óptima.

Tipos de cojinetes de tubo de popa por material

La composición del material de un cojinete de bocina afecta el rendimiento frente al desgaste, la compatibilidad con la lubricación y la vida útil. Comprender los materiales de los cojinetes de bocina ayuda a encontrar la mejor opción para su embarcación.

Cojinetes metálicos

Los cojinetes metálicos se utilizan tradicionalmente en sistemas de tubos de popa lubricados con aceite.

Características principales:

• Alta capacidad de carga
• Confiable bajo lubricación hidrodinámica
• Requiere una alineación perfecta
• No apto para lubricación con agua.
• Exposición a la corrosión si se interrumpe la película de aceite

Cojinetes de caucho

Los cojinetes de caucho se han utilizado desde hace mucho tiempo en sistemas de agua de mar, especialmente en diseños de buques antiguos. Sus superficies ranuradas ayudan a canalizar el agua para la sustentación hidrodinámica.

Ventajas:

• Buena absorción de vibraciones
• Simple y económico

Contras:

• Desgaste más rápido en aguas abrasivas
• Menor estabilidad dimensional
• Vida útil más corta

Cojinetes de polímero y compuestos

Esta categoría combina cojinetes de polímero diseñados y cojinetes compuestos reforzados con fibra, que representan los materiales de cojinetes de tubo de popa no metálicos más avanzados del mercado actual.

Se utilizan ampliamente en cojinetes de tubos de popa lubricados con agua debido a su excepcional durabilidad y rendimiento ecológico.

Ventajas:

• Excelente resistencia al desgaste
• Baja fricción y comportamiento hidrodinámico estable.
• Sin corrosión
• Sin absorción de humedad ni hinchazón.
• Alta estabilidad dimensional
• Larga vida útil en agua de mar
• Cumplimiento total con las regulaciones ambientales

Estos materiales se han convertido rápidamente en los tipos de cojinetes de tubo de popa preferidos para los barcos modernos que cambian de lubricación con aceite a lubricación con agua de mar.

Tipos de cojinetes de tubo de popa por diseño

La clasificación del diseño es otra forma de distinguir diferentes tipos de cojinetes de tubo de popa.

Cojinetes del tubo de popa

Ubicado cerca de la hélice, este cojinete soporta la mayor carga radial y experimenta el mayor desgaste.

Cojinetes del tubo de popa delantero

El cojinete delantero estabiliza la rotación y la alineación del eje, favoreciendo una propulsión suave.

Cojinetes partidos

Los diseños divididos permiten una fácil inspección y reemplazo sin quitar el eje , ideal para embarcaciones con ventanas de mantenimiento limitadas.

Cómo elegir el tipo de cojinete de tubo de popa adecuado

Para seleccionar el cojinete de tubo de popa adecuado es necesario comprender varios factores operativos y de ingeniería:

• Tipo de buque y perfil operativo: Los transbordadores de alta velocidad, los graneleros, los buques de alta mar y los buques de guerra tienen diferentes patrones de carga y preferencias de lubricación.
• Cumplimiento ambiental: Los cojinetes de polímero/compuesto lubricados con agua ayudan a los propietarios de barcos a cumplir con los requisitos VGP de la OMI y la EPA sin esfuerzo.
• Diámetro del eje y condiciones de carga: El material del cojinete y la estrategia de lubricación deben coincidir con la carga radial del buque , la velocidad del eje y las horas de funcionamiento.
• Costo del ciclo de vida: Los sistemas lubricados con agua a menudo reducen el costo total de propiedad al eliminar la manipulación de aceite y reducir el riesgo de fallas.

Conclusión

Comprender los tipos de cojinetes de bocina , desde los sistemas de lubricación hasta los materiales y las configuraciones de diseño , es crucial para garantizar la fiabilidad a largo plazo y el cumplimiento de las normas ambientales. Los cojinetes lubricados con aceite siguen siendo relevantes en los sistemas tradicionales, pero la industria marítima está cambiando rápidamente hacia cojinetes de bocina avanzados de polímero/compuesto lubricados con agua por su durabilidad, sostenibilidad y bajo mantenimiento.

Al evaluar el tipo de embarcación, las regulaciones, el rendimiento del material y el costo del ciclo de vida, los ingenieros marinos pueden seleccionar con confianza el tipo de cojinete de tubo de popa óptimo para los sistemas de propulsión modernos.

FAQ

P1. ¿Cuáles son los principales tipos de cojinetes de tubo de popa?

A1. Se pueden clasificar por lubricación (aceite, agua, híbrida), por material (metal, caucho, polímero/compuesto) y por diseño (trasero, delantero, dividido).

P2. ¿Son fiables los cojinetes de tubo de popa lubricados con agua?

Sí. Con materiales poliméricos/compuestos modernos, los cojinetes lubricados con agua ofrecen una excelente resistencia al desgaste y una larga vida útil.

P3. ¿Qué tipo de cojinete de tubo de popa es más ecológico?

A3. Los cojinetes de polímero/compuesto lubricados con agua están completamente libres de aceite y cumplen con los estándares ambientales más estrictos.

P4. ¿Son todavía comunes los cojinetes lubricados con aceite?

Todavía se utilizan, especialmente en sistemas más antiguos, pero su adopción está disminuyendo debido a los riesgos de fuga y la presión regulatoria.

P5. ¿Cuánto tiempo puede durar un cojinete de tubo de popa?

A5. Normalmente, entre varios años y más de una década, dependiendo de la lubricación, las condiciones de funcionamiento y la calidad del material.