Banco de Conocimientos

Los elementos de estanqueidad controlan el comportamiento del fluido entre dos zonas de presión en los sistemas; se utilizan para impedir el paso del flujo de fluido de una zona a otra. Con la ayuda de una bomba o un compresor, se produce una fuerza cuando el fluido a presión actúa sobre una zona. Por ejemplo, considerando el cilindro hidráulico o neumático, el trabajo se consigue al salir o entrar el vástago. Se pueden obtener potencias muy elevadas con el principio de incompresibilidad de los fluidos hidráulicos. En los sistemas neumáticos se obtienen potencias inferiores a las de los sistemas hidráulicos. Los elementos de estanquidad se pueden considerar bajo dos títulos principales: estáticos y dinámicos, en función de la finalidad de uso.

Sellado Estático

La estanquidad se produce entre dos superficies fijas y estacionarias. En muchas aplicaciones, las juntas de bridas, las conexiones de tuberías y las juntas de placas de válvulas pueden considerarse elementos de estanquidad estáticos entre el prensaestopas y el orificio o entre la cabeza del pistón y el vástago en cilindros hidráulicos. En las aplicaciones estáticas, las piezas metálicas están en contacto entre sí. Es necesario prestar atención a detalles como los valores de rugosidad superficial, planitud y calidades de la superficie. De lo contrario, podrían observarse fugas en forma de sudoración.

Sellado Dinámico

Es el caso en el que el elemento de estanquidad está sellando en al menos una superficie móvil, ya sea lineal o rotativamente. Puede haber sistemas con movimientos rotativos y lineales al mismo tiempo. Ejemplos de los tipos más comunes de juntas dinámicas son las juntas de pistón, las juntas de vástago y las juntas de eje giratorio. Durante el funcionamiento de los elementos de estanquidad dinámicos se forma una fina película de aceite. Entre esta película de aceite y la superficie en la que trabaja el elemento de estanquidad, disminuye la fricción, se evita el aumento de la temperatura y se proporciona un funcionamiento de larga duración. Esta película de aceite disminuye la temperatura, impide el aumento de la misma y proporciona un funcionamiento de larga duración. Los diseños de los elementos de estanqueidad y su producción se realizan de acuerdo con este principio. Cuando la película de aceite se vuelve gruesa y el fluido sale del sistema se expresa como fuga en el sistema e indica que la junta se ha degradado. En aplicaciones dinámicas, las piezas metálicas en contacto entre sí; Es necesario prestar atención a detalles tales como los valores de rugosidad de la superficie y se recomienda que cumplan con los valores indicados en el catálogo.

Los elementos de estanqueidad en sus ranuras, tal como se muestra en la Imagen 3.10 (XT200 sin presurizar contacto tensión normal), cuando se trabaja con precarga en el eje como se muestra "Y", su altura está diseñada para ser inferior a la altura de la ranura. De este modo, el fluido presurizado puede introducirse fácilmente en la ranura del elemento de estanqueidad.

Los puntos de contacto se muestran en las imágenes siguientes para el producto en forma de nutring que se utiliza en prensaestopas. En los diseños con labios, que se denominan nutring, el fluido llena la ranura en forma de "V" del producto y permite que los labios se abran en dos direcciones. De este modo, se proporciona contacto (estanquidad) en las superficies de trabajo dinámicas y estáticas.

La superficie exterior de los elementos de estanqueidad del pistón cumplen dinámicamente la función de estanqueidad, por otro lado, las superficies interiores de los elementos de estanqueidad del vástago cumplen dinámicamente la función de estanqueidad. Otras superficies de contacto en la ranura cumplen la función de estanqueidad estática. Los elementos de estanquidad adecuados para el tipo de ranura rectangular y preferiblemente con una sección transversal mayor serán la elección ideal para aplicaciones dinámicas.

Además, en la selección de la sección transversal deben tenerse en cuenta el material de la junta y las condiciones de instalación.

Elementos de estanquidad tipo labio (Nutring)

Los elementos de sellado de tipo tuerca son los productos de diseño más utilizados. En los cilindros hidráulicos, los elementos de estanqueidad de tipo nutring proporcionan estanqueidad dinámica en la cabeza del pistón y el prensaestopas del vástago, y también proporcionan estanqueidad estática en la tapa. Debido a su estructura geométrica, pueden activarse rápidamente mediante fluido presurizado a bajas y altas presiones. La geometría del labio de estas juntas tiene un efecto directo sobre la fricción y la cantidad de fugas. Por lo tanto, hay diferentes geometrías disponibles, como corte recto, corte en ángulo y tipo de radio en geometrías de labio. Cuando se examinan en términos de fugas; la película de aceite óptima se produce en los labios con geometría de corte en ángulo, la película de aceite más fina se produce en los labios con geometría de corte recto. La película de aceite más gruesa se forma en los labios con geometría de radio. Teniendo en cuenta las fuerzas de fricción, no debe ignorarse que la fricción aumenta a medida que la película de aceite se hace más fina. Por esta razón, en los sistemas neumáticos se prefieren los elementos de estanquidad con geometría de labios de radio, y en los sistemas hidráulicos, los elementos de estanquidad con geometría de corte en ángulo.

CLos sistemas hidráulicos en constante desarrollo requieren condiciones de funcionamiento pesadas y altos requisitos del sistema. En estos sistemas se utilizan elementos de estanquidad fabricados con diversos materiales y diferentes diseños.
En los elementos de estanqueidad formados por dos materiales diferentes, los materiales con altas propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, alargamiento a la rotura, abrasión, etc.) y bajas propiedades de deformación por compresión en comparación con los elastómeros (PTFE,PU, etc.) proporcionan estanqueidad al entrar en contacto con la superficie del orificio o del vástago.
Los anillos de estanquidad deben instalarse con un elastómero o un muelle para cumplir la función de estanquidad a distintos valores de presión y mantener el contacto con la superficie en todos los casos. De este modo, se consigue una estanquidad adecuada creando una fuerza de empuje continua sobre el anillo de estanquidad. En los productos termoplásticos de tipo anillo, los diseños realizados con elastómero (junta tórica, etc.) en el conjunto dan muy buenos resultados a presiones bajas y variables, pero provocan un aumento de los valores de fricción y de la temperatura. Por lo tanto, si el sistema tiene alta velocidad o alta frecuencia, el uso de productos ensamblados con PTFE será una solución adecuada para reducir la fricción. Además, las juntas fabricadas con muelles también pueden utilizarse en casos en los que surjan riesgos debido a tipos de fluidos que los materiales elastómeros no pueden resistir, fluidos sin propiedades lubricantes, productos químicos, sistemas que funcionan a baja presión y resistencia a la temperatura de los elastómeros.

También pueden utilizarse juntas en diseños formados por PTFE + elastómero, PTFE + muelle inoxidable o TPE + anillo de elastómero en sistemas rotativos. Dependiendo del tipo de muelle seleccionado, las fuerzas de precarga de los productos de PTFE varían. Para obtener información más detallada, se recomienda ponerse en contacto con nuestro departamento de ventas.

Diseños de juntas con materiales elastoméricos

En los cilindros hidráulicos se utilizan elementos de estanqueidad con diferentes funciones, fabricados con diferentes diseños y materiales. Los elementos de estanqueidad dinámicos y estáticos se montan en el sistema con cierta fuerza de precarga. Los tipos de funcionamiento de los elementos de estanquidad utilizados en los cilindros hidráulicos se muestran en la siguiente imagen. Por lo tanto, debe seleccionarse la configuración de estanquidad más adecuada teniendo en cuenta lo siguiente

aplicación en la elección de los elementos de estanquidad. De lo contrario, la selección incorrecta de elementos como rascadores y anillos guía afectará al rendimiento de los principales elementos de estanquidad del sistema y puede provocar daños en las superficies metálicas (orificio, vástago) y fugas. En resumen, se recomienda que todos los elementos de estanquidad se seleccionen cuidadosamente y de acuerdo con las condiciones de funcionamiento en los diseños de sistemas.

Elementos de Estanquidad Dinámicos
Los elementos de estanquidad dinámicos son elementos de estanquidad que funcionan en sistemas lineales o rotativos. Proporcionan estanquidad en movimiento rascando la superficie del vástago por el lado del prensaestopas y rascando la superficie del orificio por el lado de la cabeza del pistón. También los elementos de estanquidad dinámicos pueden servir de estanquidad estática (en el momento de parada y bloqueo).

Elementos de estanquidad estática Los elementos de estanquidad estática se sitúan entre el prensaestopas y el orificio o, dependiendo del diseño, en la tapa trasera del cilindro y se utilizan para evitar fugas internas entre la cabeza del pistón y el vástago. También las juntas de la tapa y los elementos de estanquidad de la brida son ejemplos de estanquidad estática.

Elementos de Sellado de Varillas
Los elementos de estanquidad del vástago, que se encuentran en el casquillo del vástago, proporcionan estanquidad mediante el rascado del vástago. Proporcionan estanqueidad estática (bloqueo) y dinámica al mantener el fluido hidráulico en el cilindro. Al proporcionar la formación de una película de aceite sobre el vástago, permiten que el elemento de estanquidad trabaje con baja fricción y evitan que aumente el calor.

Elementos de Estanqueidad del Pistón
Impiden que el fluido hidráulico pase al otro lado al entrar en contacto con la superficie del orificio. También tienen un papel importante en el mantenimiento de la posición del cilindro, especialmente en paradas estáticas (durante el bloqueo).

Elementos de estanqueidad del anillo tampón
Los anillos amortiguadores protegen el elemento de estanquidad de la varilla de las altas presiones de choque instantáneas. Como resultado, ayudan a prolongar la vida útil de la junta de varilla y mejoran su rendimiento. Además, evitan que lleguen a la junta de varilla partículas extrañas que puedan mezclarse con el aceite con el paso del tiempo.

Limpiaparabrisas/Rascadores Los rascadores se utilizan para evitar que partículas extrañas como polvo, barro, agua, etc. entren en el cilindro desde el exterior. Existen muchos tipos de rascadores/limpiadores fabricados con diferentes materiales y diseños que impiden la entrada en el sistema de partículas extrañas adheridas a la superficie del vástago.

Elementos rectoresLos elementos de guiado evitan el contacto entre metales en el cilindro. Soportan las cargas axiales que se producen durante la operación realizada con ayuda de cilindros (elevación de carga, prensado, etc.). Al garantizar el funcionamiento concéntrico del cilindro, evitan que los elementos de estanquidad se aplasten bajo la carga y crean un entorno de funcionamiento seguro. Generalmente están fabricados con material compuesto de alta resistencia con baja deformación y pérdida dimensional bajo carga.
Nota: Los elementos de guiado no actúan como junta en el sistema. Se fabrican en geometrías con canales cortados y helicoidales para permitir el paso del fluido.

Anillos de reserva Según el material y el diseño de los elementos de estanquidad que trabajan en huecos de estanquidad dados a determinados valores de presión requeridos. Los anillos de apoyo son los elementos utilizados para minimizar la holgura de estanquidad que queda detrás del elemento de estanquidad (dinámica o estáticamente) y para evitar la extrusión a altas presiones. Los anillos de apoyo también pueden fabricarse con muchas geometrías diferentes, como diseños rectangulares, en espiral y triangulares, y diferentes materiales.

El alto rendimiento y el uso a largo plazo de los elementos de estanquidad dependen de las condiciones del sistema. Una selección adecuada de la junta aumentará los periodos de mantenimiento de la máquina, al tiempo que reducirá los periodos de inactividad y los costes de las piezas de repuesto. Por este motivo, es importante determinar correctamente la siguiente información antes de seleccionar el elemento de estanquidad.

Presión
Las presiones de funcionamiento, los cambios bruscos de presión y los choques en el sistema tienen un efecto importante en la elección del elemento de estanquidad. Especialmente en sistemas con altas presiones, los valores de la holgura de extrusión se vuelven más críticos. Si no es posible reducir las holguras de extrusión, deben preferirse los productos con anillos de respaldo. En el sistema hidráulico, si la temperatura puede superar los 60 °C y la presión puede superar los 250 bar, deben seleccionarse materiales con una elevada resistencia a la extrusión y productos con un diseño adecuado. Se puede demostrar que el efecto negativo de la presión sobre el elemento de estanquidad provoca la extrusión del material, como resultado de deformaciones o fugas. A bajas presiones, se recomienda preferir elementos de estanquidad del tipo "nutring" de baja dureza.

Temperatura
Las temperaturas mínimas y máximas de funcionamiento y el tiempo de efecto de estas temperaturas son importantes. La temperatura del fluido es otro factor importante en el cilindro hidráulico.

Sin embargo, debido a la temperatura en el elemento de sellado puede alcanzar valores más altos con el efecto de presión . La temperatura afecta seriamente a la resistencia a la abrasión y extrusión, a la resistencia química y a las propiedades de ajuste por compresión de los elementos de sellado.

Especialmente a altas temperaturas (60 °C y superiores), puede provocar la extrusión de elementos de estanquidad producidos a partir de materiales de baja dureza incluso a bajas presiones, una rápida corrosión y el deterioro de la estructura del grano del material. A valores de temperatura inferiores, en los elementos de estanquidad producidos a partir de materiales que no son adecuados para condiciones de funcionamiento en frío pueden observarse cambios que afectan negativamente al rendimiento de la estanquidad, como contracción, endurecimiento y pérdida de precarga.
Por lo tanto, se debe prestar atención a los valores de temperatura indicados en el catálogo a la hora de elegir los elementos de estanquidad.

Tipo de fluido (medio)
La elección del elemento de estanquidad adecuado para el tipo de fluido líquido o gaseoso con el que entran en contacto los elementos de estanquidad es muy importante en términos de vida útil y rendimiento del sistema. Se recomiendan fluidos con elevadas propiedades de lubricación para reducir el desgaste del sistema y conseguir una vida útil silenciosa y prolongada. El fluido también puede interactuar con el elemento de estanquidad, haciendo que éste aumente y disminuya de volumen, aumente y disminuya su tamaño o deteriore la estructura química del elemento de estanquidad. En los casos en que deba utilizarse un fluido especial, deberá ponerse en contacto con nuestro departamento de ventas.

Tipos de aceite Aceites minerales (HLP), aceites a base de agua no inflamables(HFA, HFB, HFC), aceites ignífugos (HFD-U)

Speed La velocidad de funcionamiento máxima y mínima y la frecuencia de funcionamiento en el cilindro son algunos de los valores que tienen un efecto importante en el sistema. En general, la velocidad lineal en los sistemas hidráulicos es de 0,5 m/s e inferior. En sistemas con alta velocidad, se producirán temperaturas superiores a la temperatura del sistema en la zona del elemento de estanquidad en contacto con la superficie. Si no se puede reducir esta temperatura, se producirá un rápido envejecimiento del elemento de estanquidad, pérdida de tamaño y pérdida de las propiedades del material, desgaste y fugas. En tales casos, la selección de elementos de estanquidad fabricados con material de PTFE será adecuada en términos de rendimiento del sistema.

Dimensiones del cilindro hidráulico Las dimensiones de las ranuras de los elementos de estanquidad, los diámetros del orificio y del vástago y sus tolerancias, la rugosidad de las superficies de funcionamiento y la carrera del cilindro son los valores que deben tenerse en cuenta durante la fase de diseño y producción. Al diseñar un cilindro, hay que tener en cuenta que los diámetros interiores con paredes de poco espesor pueden dilatarse y perder su estabilidad dimensional, y que los vástagos largos de pequeño diámetro pueden doblarse bajo carga. Antes de instalar los elementos de estanquidad, se deben comprobar las tolerancias dimensionales de estos elementos en sus ranuras para comprobar su calidad superficial después del mecanizado, bruñido y rectificado. Es importante diseñar teniendo en cuenta las dimensiones del chaflán, las secciones transversales y las relaciones de diámetro que se mencionarán en la sección de instalación.

Entorno operativo La frecuencia de trabajo del cilindro, la presencia de paradas durante el funcionamiento, la contaminación exterior, los valores de temperatura altos y bajos, los tipos de funcionamiento en ángulo, horizontal y vertical y los puntos de conexión de los cilindros son algunos de los factores que afectan a muchos valores.
NOTA: Además, el rendimiento de la junta depende de muchos factores. La instalación, el tipo de funcionamiento y las superficies de las ranuras, las presiones de trabajo, la temperatura, el fluido, la vibración, la cantidad de contaminación que entra en el sistema, etc. deben considerarse en su conjunto.
Los valores indicados en el catálogo son de carácter general, y en caso de necesidades especiales (sobrecargas, fluidos agresivos o de aplicación alimentaria, etc.), puede obtener el apoyo de nuestro departamento de ventas y obtener la solución más adecuada para su sistema.

Ejemplos de Configuración de Biela y Pistón

Ejemplos de Configuración Para Cargas Pesadas

7+K800+XT200+K73+K29+K86

KBT+K73+K19+K83

K716+K704+K78

K78+ K755

K11+K31+K75+K29+K86

K73+K48+K83