Un cojinete hidrostático no prescinde del restrictor — « convierte » la presión de alimentación constante en una capacidad de carga dependiente de la carga, determinando directamente la rigidez de la película de aceite. Los dos tipos más comunes son la restricción capilar y el orificio. Muchos manuales de diseño lo despachan en una frase, pero la elección equivocada puede suponer una diferencia de rigidez de hasta 1,34×. Basado en la literatura académica (TAMU, ASME, Lubrication and Sealing 2025), este artículo calibra el mecanismo y las compensaciones para evitar la desinformación.
1. ¿Para qué sirve el restrictor?
Bajo alimentación de presión constante, sin restrictor la película de aceite no puede generar una fuerza de restauración contra la carga radial. El restrictor crea la propiedad « la caída de presión varía con el caudal », de modo que tras el desplazamiento del eje, el lado de alta presión ve reducido su caudal y aumentada su presión, formando un bucle de rigidez de restauración. La característica de estrangulamiento es la « constante de resorte » del cojinete hidrostático.
2. Capilar vs orificio: conclusiones académicas y errores comunes
Varias fuentes independientes (libro de texto TAMU, artículos ASME, Lewis 1984, Lubrication and Sealing 2025) coinciden: con la misma estructura y la relación de estrangulamiento óptima, la restricción por orificio tiene mayor rigidez y capacidad de carga que la capilar. Las mediciones de una revista china muestran que el orificio aporta hasta +36% de capacidad de carga y +39% de rigidez sobre el capilar. La relación de estrangulamiento óptima (relación de presión de cavidad p_ro) también difiere: ≈0,50 para el capilar, ≈0,586 para el orificio.
*La cifra « ±0,05 mm → 1,34× rigidez » proviene de un estudio de cuantificación de errores de fabricación (para una estructura específica) y confirma la extrema sensibilidad del orificio al diámetro. Nota: aunque el orificio da mayor rigidez, su diámetro debe controlarse estrictamente, o el rendimiento variará mucho.
3. Algo más « inteligente »: retroalimentación de caudal constante
- Válvula de caudal constante: rigidez máxima (ψvalve > ψorifice > ψcapillary), pero más allá de la carga específica máxima la rigidez cae bruscamente a cero; hay que prevenir la sobrecarga.
- Retroalimentación por diafragma/válvula de corredera: convierte la « restricción pasiva » en « compensación activa », común en ultraprecisión pero estructuralmente más compleja.
4. Recomendaciones de selección
- Alta rigidez, baja excentricidad, gran carga → orificio, pero el diámetro debe controlarse estrictamente.
- Régimen estable, viscosidad controlable, miedo a la variación de diámetro → capilar más estable.
- Ultraprecisión / anti-caída brusca → válvula de caudal constante o restricción con retroalimentación.
- Cualquiera que sea el tipo, realice una calibración medida de la rigidez de la película de aceite por unidad, en lugar de dar solo valores teóricos (véase « Teoría vs desviación medida »).
· Consenso académico: rigidez/carga del orificio > capilar (orificio +36% carga, +39% rigidez; relación de estrangulamiento óptima capilar 0,50 / orificio 0,586).
· El orificio es extremadamente sensible al diámetro (±0,05 mm → 1,34× rigidez), el capilar es más estable pero depende de la viscosidad.
· La válvula de caudal constante da la mayor rigidez pero cae bruscamente más allá de la carga específica máxima; la ultraprecisión prefiere la restricción con retroalimentación; tras la selección se requiere calibración medida de la rigidez por unidad.
Fuentes
- Apuntes de TAMU ME626 Hydrostatic Bearings (rigidez orificio vs capilar)
- ASME / Lewis 1984 (ψvalve > ψorifice > ψcapillary)
- Lubrication and Sealing 2025: características de carga de soportes hidrostáticos líquidos bajo distintos modos de restricción (orificio +36% carga / +39% rigidez)
- Efecto de los errores de fabricación de rodamientos hidrostáticos en husillos motorizados de precisión sobre el rendimiento (orificio ±0,05 mm → 1,34× rigidez)