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Tipos de cojinetes para ventiladores: sopesar los pros y los contras

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En este artículo de fondo Ryan Smoot, Ingeniero de soporte técnico en CUI Devices, nos explica los diferentes tipos de cojinetes para ventiladores y sus ventajas… o desventajas.

Para muchos sistemas electrónicos, los ventiladores son un componente importante diseñado para mantener el sistema dentro de las temperaturas recomendadas, asegurando que los componentes electrónicos funcionen de manera óptima y duren toda su vida útil. Ha habido intentos de encontrar técnicas alternativas de gestión térmica, pero ninguna ha demostrado ser tan eficiente y rentable como un ventilador.

El ventilador funciona mediante el uso de un rotor que gira sobre un cojinete para desplazar el aire. El funcionamiento fiable del rodamiento es clave para el diseño del ventilador, ya que este puede girar miles de veces por minuto y debe tener una vida útil de muchos años. Y dicho proceso somete al rodamiento a una gran cantidad de estrés, por lo que es esencial que esté a la altura de la tarea.

Hay dos diseños de rodamientos que se utilizan ampliamente, el rodamiento de manguito y el rodamiento de bolas, y cada uno tiene sus pros y sus contras. Lo explico a continuación.

Ventiladores de cojinetes

Los diseños de ventiladores de manguito con cojinetes son económicos, resistentes y simples, lo que ha llevado a su uso generalizado en muchas aplicaciones. El diseño resistente garantiza que puedan trabajar en muchos entornos hostiles y su simplicidad significa que son menos propensos a fallar. Otro beneficio de los diseños de ventiladores con cojinetes de manguito es que tienden a generar menos ruido mientras están en funcionamiento, lo que les permite usarse ampliamente en áreas silenciosas como oficinas.

El eje central de un ventilador con cojinete de manguito está revestido en una estructura en forma de manguito, con aceite de lubricación para facilitar la rotación. El manguito ofrece protección al eje y asegura que el rotor se mantenga en la posición correcta, preservando el espacio entre el rotor y el estator.

Diagrama de un manguito de cojinetes
Diagrama de un manguito de cojinetes

Puede haber un acto de equilibrio para obtener el tamaño de espacio correcto entre el eje y el manguito. Demasiado poco espacio resulta en un aumento de la fricción, lo que dificulta el arranque del ventilador y consume más energía. Si el espacio es demasiado grande, el rotor puede tambalearse.

El segundo inconveniente de la construcción del manguito es que este es el único medio físico que mantiene el rotor en su lugar y, con el tiempo, el eje erosionará el orificio del cojinete. Este fenómeno es peor si el rotor siempre gira en la misma dirección, lo que eventualmente conducirá a que el orificio adopte una forma ovalada, y resultará en un funcionamiento más ruidoso y una vida útil más corta.

Si el ventilador se mueve o se reorienta, el cojinete se erosionará en diferentes lugares y se volverá desigual, lo que hará que el bamboleo y el ruido sean aún peores. Además, la construcción tipo manguito requiere anillos de aceite y arandelas de Mylar para evitar fugas de lubricante, lo que provoca más fricción en el eje y evita que los gases escapen. El gas atrapado se solidifica en partículas de nitruro que impiden el movimiento y pueden acortar la vida útil del ventilador.

Los ventiladores con cojinetes de manguito se pueden encontrar en muchos diseños, particularmente en aquellos que operan a temperaturas normales y en equipos estáticos. Las aplicaciones, como equipos informáticos y de oficina, aparatos HVAC y gabinetes industriales hacen un uso extensivo de los diseños de ventiladores con cojinetes de manguito.

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