Bujes autolubricados: cómo funcionan los cojinetes sin aceite
Un buje autolubricado lleva el lubricante dentro del propio material del cojinete y lo va cediendo al eje mientras trabaja. Hay tres mecanismos para lograrlo, cada uno con su propia envolvente de carga, velocidad y temperatura, y elegir entre ellos es la mayor parte del diseño.
Los bujes autolubricados, también llamados bujes sin aceite u oilless, no necesitan grasa ni aceite en servicio. El bronce sinterizado retiene aceite en sus poros y lo libera con el calor. El bronce con insertos de grafito lleva lubricante sólido en insertos que atraviesan la pared y que el eje extiende en forma de película. Los bujes compuestos de PTFE tienen una capa de deslizamiento de PTFE que transfiere al eje una película de baja fricción. Todos sacrifican algo de carga o de velocidad a cambio de cero mantenimiento.
- Bronce sinterizado impregnado en aceite: ≈ 14 N/mm² continuo, hasta 6 m/s con carga ligera, de −10 a +90 °C; motores pequeños y electrodomésticos
- Bronce con insertos de grafito: 50–100 N/mm², ≤ 0.5 m/s en seco, de −40 a +400 °C; articulaciones lentas, pesadas, calientes, húmedas o inaccesibles
- Compuesto de PTFE: 250 N/mm² estático, 60 en rotación, 2 m/s en seco, de −195 a +280 °C; el buje libre de mantenimiento de uso general
- Autolubricado no significa ilimitado: la vida útil por desgaste es proporcional al valor PV, y la suciedad y los ejes rugosos la acortan
Tres formas en que un buje se lubrica solo
Aceite en los poros. El bronce sinterizado se prensa a partir de polvo y se deja con una porosidad del 18 al 25 %; los poros se llenan de aceite al vacío. La fricción calienta el buje, el aceite se expande hacia el eje y, cuando el cojinete se enfría, vuelve a absorberse. Mientras la temperatura se mantenga moderada no se consume nada, de modo que la carga de aceite dura toda la vida de un motor de ventilador. Si se sobrecalienta, el aceite se expulsa y ya no vuelve.
Lubricante sólido en insertos. Un buje de bronce fundido se perfora a través de la pared con un patrón alternado y los orificios se rellenan con insertos de grafito o de PTFE + MoS₂. En los primeros movimientos, el eje extiende el material de los insertos sobre el bronce; donde la película se desgasta, la siguiente pasada sobre un inserto la renueva. Como el bronce soporta la carga, este tipo admite cargas pesadas y temperaturas que destruirían un polímero, pero debe moverse despacio, por debajo de unos 0.5 m/s, porque no hay aceite que se lleve el calor.
Película de transferencia de PTFE. En un buje compuesto de PTFE, la capa de deslizamiento es PTFE con lubricantes sólidos, unida a un respaldo de acero a través de bronce poroso. El PTFE tiene la fricción más baja de todos los sólidos y transfiere al eje una película molecular durante el asentamiento; a partir de entonces, PTFE desliza sobre PTFE. La capa es delgada, así que el camino de la carga es rígido y el buje soporta 250 N/mm² estáticos, pero esa misma delgadez hace que la vida útil por desgaste sea finita y la fije el valor PV.
Comparativa
Los tres mecanismos se superponen poco; normalmente el servicio apunta a uno de ellos.
| Propiedad | Bronce sinterizado | Bronce con insertos de grafito | Compuesto de PTFE |
|---|---|---|---|
| Lubricante | Aceite en los poros | Insertos de grafito o de PTFE + MoS₂ | Capa de deslizamiento de PTFE |
| Carga | ≈ 14 N/mm² continuo | 50–100 N/mm² | 250 N/mm² estático, 60 en rotación |
| Velocidad | Hasta 6 m/s con carga ligera | 0.5 m/s en seco, 1–2.5 lubricado | 2 m/s en seco, > 3 en fluido |
| Temperatura | −10 a +90 °C | −40 a +250 / +400 °C | −195 a +280 °C |
| Eje | Acero sin endurecer aceptable, Ra ≤ 0.8 | Endurecido, Ra ≤ 1.6 | Acero rectificado, Ra 0.2–0.4 recomendado |
| Suciedad | Mala | Buena (base dura, sin grasa) | Mala (la arenilla incrustada raya el eje) |
| Agua | Mala | Buena con insertos de PTFE + MoS₂ | Buena |
| Rango de medidas | Pequeñas, prensadas | Ø8–160 mm estándar, cualquiera según plano | Ø10–280 mm, enrollado |
| Factor de costo | Herramental; barato en volumen | Maquinado e insertos | Tira; barato en volumen |
Lo que autolubricado no significa
No significa vida ilimitada. Todo buje autolubricado se desgasta; la velocidad de desgaste es aproximadamente proporcional al producto PV, y la vida de diseño se deduce del volumen disponible de capa o de insertos. No significa tolerancia al maltrato: un eje rugoso arranca la película, la arenilla incrustada en una capa blanda raya el eje, y el calor por encima del límite destruye el mecanismo (aceite expulsado, insertos oxidados, PTFE ablandado). Y no significa que la grasa esté prohibida: una capa fina en el montaje acorta el asentamiento de los tipos de grafito y de PTFE, aunque la grasa en servicio puede atrapar suciedad contra una capa de PTFE.
Donde una articulación puede engrasarse según programa, un buje de bronce o bimetálico engrasado suele soportar más carga para su tamaño y costar menos. Los tipos autolubricados se ganan su lugar donde la articulación no puede o no va a recibir mantenimiento, donde el lubricante contaminaría el producto, o donde la temperatura o el medio inutilizan la grasa.
Cómo elegir
Parta de la carga y de la temperatura.
- Carga ligera, muchos ciclos, temperatura moderada. Bronce sinterizado: motores de ventiladores y electrodomésticos, equipos de oficina, implementos pequeños.
- Carga pesada, lento, caliente, húmedo o sucio. Bronce con insertos de grafito: compuertas, máquinas de colada, moldes, grúas, equipos de presas y turbinas.
- Carga moderada, cualquier temperatura, en seco, volumen. Compuesto de PTFE: pedales, bisagras, varillajes, cilindros, bombas, pivotes agrícolas y automotrices.
- Carga pesada con grasa una sola vez, en el montaje. Compuesto de POM: el primo engrasado del compuesto de PTFE para cargas en los bordes y suciedad por debajo de 130 °C.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un buje sin aceite (oilless)?
Un buje autolubricado: lleva el lubricante dentro del material del cojinete (aceite en los poros, insertos de lubricante sólido o una capa de PTFE) y no necesita grasa ni aceite en servicio.
¿Cuánto dura un buje autolubricado?
Su vida útil por desgaste la fijan carga × velocidad (PV), temperatura, acabado del eje y suciedad. Dentro del PV nominal está diseñado para durar más que la máquina; por encima, el desgaste es rápido. Pida una estimación de vida indicando las condiciones de servicio.
¿Puede trabajar un buje autolubricado bajo el agua?
El bronce con insertos de PTFE + MoS₂ sobre un eje inoxidable y los bujes compuestos de PTFE trabajan sumergidos. El bronce sinterizado pierde su aceite en el agua.
¿Debo engrasar un buje autolubricado?
En servicio no, salvo que el diseño lo pida. Una capa fina en el montaje acorta el asentamiento de los tipos de grafito y de PTFE; el compuesto de POM sí debe engrasarse en el montaje.
¿Qué buje autolubricado soporta más carga?
El compuesto de PTFE, con 250 N/mm² estáticos (60 N/mm² en rotación); el bronce con insertos de grafito, con 50–100 N/mm² en continuo y lento. El bronce sinterizado es para servicio ligero.
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