El PTFE (politetrafluoroetileno) desempeña un papel crucial en los cojinetes de deslizamiento estructurales debido a sus propiedades únicas, principalmente su bajo coeficiente de fricción y su resistencia química.Estos cojinetes están diseñados para soportar cargas verticales y movimientos en aplicaciones de infraestructuras, como puentes y edificios.Las láminas de PTFE están adheridas a placas metálicas, con placas de acero inoxidable en la parte superior para facilitar un deslizamiento suave.El diseño tiene en cuenta la resistencia a la compresión, las restricciones de movimiento lateral y las rotaciones menores, garantizando la estabilidad y la longevidad.A pesar de sus ventajas, el PTFE tiene limitaciones como la sensibilidad al desgaste y la fluencia, que se mitigan utilizando PTFE relleno o materiales complementarios como los elastómeros.
Puntos clave explicados:
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Función del PTFE en los cojinetes de deslizamiento
- Las láminas de PTFE se adhieren a placas metálicas, actuando como superficie deslizante contra placas de acero inoxidable.Esta configuración aprovecha la baja fricción del PTFE (coeficiente ~0,05-0,10) para permitir un movimiento suave bajo cargas verticales.
- La placa de acero inoxidable está soldada a otro elemento estructural, transfiriendo las cargas al tiempo que permite el desplazamiento.
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Capacidad de carga y consideraciones de diseño
- El PTFE puede soportar esfuerzos de compresión de hasta 40 MPa, pero se aplica un factor de seguridad del 50-60%, lo que limita las cargas operativas a 15-20 MPa.
- La superficie de PTFE necesaria se calcula en función de la distribución de la carga y se ajusta al conjunto del cojinete.Por ejemplo, una carga de 1000 kN a 15 MPa requiere ~667 cm² de PTFE.
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Mecanismos de control del movimiento
- El movimiento lateral se limita mediante placas guía o pasadores para garantizar un deslizamiento unidireccional.Los pasadores deben resistir las fuerzas laterales sin doblarse.
- Los elastómeros (por ejemplo, el neopreno) se adaptan a las rotaciones menores (fracciones de grado), mientras que los cojinetes esféricos se encargan de las desalineaciones mayores.
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Ventajas del PTFE
- Resistencia química:Ideal para entornos difíciles, como entornos costeros o industriales.
- Estabilidad térmica:Funcionamiento fiable desde -200°C hasta +260°C.
- Las aplicaciones se extienden más allá de los rodamientos a piezas personalizadas de ptfe como juntas y válvulas.
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Limitaciones y mitigaciones
- Desgaste y fluencia:El PTFE sin relleno se desgasta rápidamente; los rellenos (por ejemplo, fibra de vidrio, bronce) mejoran la durabilidad.
- No soldable:Requiere fijación mecánica o adhesiva.
- Baja resistencia a la radiación:No apto para aplicaciones nucleares.
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Aplicaciones industriales
- Común en puentes, aislantes sísmicos y maquinaria pesada.
- También se utiliza en procesos químicos (revestimientos), dispositivos médicos (implantes) y procesamiento de alimentos (superficies antiadherentes).
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Materiales complementarios
- Los elastómeros (neopreno/silicona) compensan la rigidez del PTFE en situaciones de rotación.
- El acero inoxidable (grado 304/316) garantiza la resistencia a la corrosión en las interfaces de deslizamiento.
Al tener en cuenta estos factores, los cojinetes de deslizamiento de PTFE logran un equilibrio entre rendimiento y fiabilidad que los hace indispensables en las infraestructuras modernas.Su diseño es un ejemplo de cómo la ciencia de los materiales se une a la precisión de la ingeniería para resolver los retos del mundo real.
Cuadro sinóptico:
| Aspecto | Detalles |
|---|---|
| Función | Las láminas de PTFE unidas a placas metálicas permiten un deslizamiento suave bajo cargas elevadas. |
| Capacidad de carga | Funciona a 15-20 MPa (40 MPa máx. con factor de seguridad). |
| Control del movimiento | Las placas guía y los pasadores de seguridad limitan el movimiento lateral; los elastómeros controlan la rotación. |
| Ventajas | Resistencia química, estabilidad térmica (-200°C a +260°C), baja fricción. |
| Limitaciones | Desgaste/deslizamiento atenuado por rellenos (fibra de vidrio, bronce); no soldable. |
| Aplicaciones | Puentes, aislantes sísmicos, procesamiento químico, dispositivos médicos. |
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