Seis consejos para evitar problemas con las juntas tóricas

Para muchos diseñadores, el tema del sellado con juntas tóricas puede parecer rudimentario. Sin embargo, abordar las fugas de los sellos una vez podría cambiar las percepciones de los diseñadores para siempre. El propósito de este artículo es proporcionar un método básico para seleccionar juntas tóricas que ayudará a evitar las consecuencias potencialmente peligrosas, costosas y que requieren mucho tiempo de fugas en los sellos debido a una selección incorrecta de juntas tóricas.

Por definición, un sello es un dispositivo o combinación de dispositivos diseñados para prevenir o reducir sustancialmente el paso de sólidos, líquidos, vapores o gases entre dos o más superficies. Se utilizan innumerables tipos de sellos, con diferentes materiales de construcción y geometrías. Uno de los dispositivos más utilizados en la actualidad es la junta tórica.

Una junta tórica es un objeto circular o anular, generalmente hecho de elastómero, que sella cuando se comprime o deforma en una glándula. La gran popularidad de las juntas tóricas se remonta a 1939, cuando Niels A. Christensen patentó el diseño. Durante la década de 1940 y principios de la de 1950, las juntas tóricas se convirtieron en sellos estándar para sistemas hidráulicos militares. Los militares establecieron las dimensiones estándar y las pautas básicas de diseño, que todavía se usan en la actualidad, con pocas excepciones.

A mediados y finales de la década de 1950, las juntas tóricas pasaron al sector industrial. Pronto, las juntas tóricas se diseñaron en todo, desde equipos agrícolas hasta automóviles, equipos de plomería e incluso joyas. Hoy en día, se utilizan miles de millones de juntas tóricas para sellar casi cualquier dispositivo en todos los rincones del mundo.

Las juntas tóricas se consideran una solución de sellado elegante, simple, confiable y rentable por las siguientes razones:

_x005F_x009f_ • Sello de juntas tóricas en ambas direcciones

_x005F_x009f_ • Las juntas tóricas compensan el descentramiento de tolerancia

_x005F_x009f_ • Las juntas tóricas son reutilizables, dentro de ciertos límites

_x005F_x009f_ • Las juntas tóricas son resistentes, por lo que no es necesario volver a apretar los pernos

_x005F_x009f_ • Las juntas tóricas no requieren herramientas especiales de instalación ni imprimaciones.

_x005F_x009f_ • Juntas tóricas de tamaño reducido para un mejor rendimiento de sellado

_x005F_x009f_ • La simetría de la sección transversal circular de la junta tórica permite el sellado en cualquier dirección (radial, axial o angular)

_x005F_x009f_ • Las juntas tóricas se componen de una variedad de compuestos para resistir prácticamente todos los productos químicos agresivos y aplicaciones ambientales.

Si bien las juntas tóricas han sido durante mucho tiempo una solución de sellado ampliamente utilizada, existen algunos errores comunes que deben evitarse al elegir una junta tórica para un servicio confiable. La Figura 1 ilustra una junta tórica incorrectamente especificada colocada bajo presión. La planificación adecuada puede eliminar problemas y la selección de juntas tóricas no es una excepción. Para cada selección de juntas tóricas, se debe seguir sistemáticamente la siguiente guía de seis pasos para minimizar los problemas de sellado aguas abajo:

1. Determine el tipo de aplicación de junta tórica que está utilizando.

2. Determinar el medio a sellar.

3. Defina el tiempo de aplicación, la temperatura y los rangos de presión (si corresponde).

4. Determine el tamaño apropiado de la junta tórica según el tipo de aplicación (es decir, frontal, radial, estática, dinámica, etc.).

5. Verifique los cálculos de ingeniería manualmente o usando un programa de software disponible.

6. Si es posible, pruebe el diseño.

Hay varios paquetes de software de selección de juntas tóricas basados ​​en PC disponibles para ayudar a los ingenieros. Independientemente del curso de acción, los pasos anteriores serán confiables y completos. Veamos cada paso con más detalle.

¿Estático o dinámico?

Las aplicaciones de sellado se pueden dividir en dos amplias categorías: estáticas y dinámicas. De hecho, la gran mayoría de las aplicaciones de sellado son principalmente de naturaleza pseudoestática o pseudodinámica. Las verdaderas aplicaciones estáticas sin movimiento vibratorio son muy raras. Para evitar problemas en este punto, el diseñador debe estar familiarizado con todos los aspectos del entorno operativo de la junta tórica.

El movimiento vibratorio, la erosión del ozono, la alta exposición a los rayos UV, el uso intermitente, el uso continuo, etc. son ejemplos de factores que influyen en si una aplicación es radialmente estática o radialmente dinámica. Antes de pasar al siguiente paso, asegúrese de comprender estos aspectos aparentemente subestimados del diseño.

¿Cuál es tu fluido?

Después de determinar el tipo de aplicación de la junta tórica, el siguiente paso es determinar el elastómero apropiado para el fluido a sellar. Esta tabla compara la compatibilidad de varios elastómeros con diferentes medios. A menudo, los diseñadores necesitan equilibrar la compatibilidad de varios medios con una sola junta tórica. Un error común es no considerar cosas omnipresentes como soluciones de limpieza, programas de mantenimiento o fuentes alternativas de fluidos con diferentes paquetes de aditivos.

Para que un elastómero se considere compatible con el medio en cuestión, el material debe mostrar cambios mínimos en las propiedades (es decir, resistencia a la tracción, volumen, alargamiento y módulo) tras la exposición. La selección de un elastómero que sea compatible con todos los medios con los que entra en contacto es fundamental para la selección exitosa de la junta tórica.

Parámetros ambientales

El siguiente paso en el proceso de selección se ocupa de otros parámetros ambientales de la aplicación: temperatura, presión y tiempo. La Figura 2 clasifica los elastómeros disponibles en la actualidad y sus capacidades de temperatura de funcionamiento. Según el rango de temperatura requerido para el diseño, es posible que se requiera un proceso iterativo entre los pasos 2 y 3 para seleccionar el elastómero correcto.

La Figura 3 proporciona datos de resistencia a la compresión para materiales de juntas tóricas de varias durezas. Si el diferencial de presión a través del sello es grande, se debe aumentar la dureza. En este punto de elección, es posible que se requiera un proceso iterativo entre los pasos 1 y 3, según las especificaciones de la aplicación. La figura 3 proporciona alguna orientación al respecto. Para evitar la falla prematura de la junta tórica, los diseñadores deben establecer algunos objetivos de vida agresivos (pero realistas).

tamaño específico

En este punto de la selección, la pregunta es sobre el entorno operativo de la junta tórica. Ahora es el momento de decidir qué tamaño específico de junta tórica es mejor para la aplicación. Un juego de juntas tóricas estándar basado en el estándar aeroespacial 568 Rev. D es el punto de partida para cualquier selección. Además, el estándar de dimensiones métricas (ISO 3601-1) es adecuado para algunas aplicaciones.

Muchos manuales y algunos paquetes de software también proporcionan tablas detalladas para encontrar el tamaño de junta tórica adecuado para el tamaño de hardware relevante. Este paso es muy sencillo, siempre que las dimensiones del hardware sean estándar. De lo contrario, el diseñador debe usar el proceso iterativo entre los pasos 4 y 5.

cálculo crítico

Para cada aplicación de junta tórica, los diseñadores deben centrarse en tres cálculos de diseño importantes: % de compresión, % de compresión, estiramiento (si corresponde) y relación volumen/vacío.

Nuevamente, para la mayoría de los tamaños de hardware estándar, estos cálculos están tabulados, por lo que no se requieren más cálculos. Sin embargo, si el hardware es único, se requieren estos cálculos.

Los ingenieros de diseño deben estar dispuestos a buscar la ayuda de un diseñador de juntas tóricas con experiencia o utilizar uno de los paquetes de software de selección disponibles para la aplicación. Las juntas tóricas de tamaño inadecuado definitivamente provocarán fugas.

prueba

En el ajetreado entorno de ingeniería de hoy en día, realizar ejecuciones de prueba o ejecuciones de configuración de diseño es un lujo. Las limitaciones de tiempo generalmente no permiten validar selecciones y no hay sorpresas. Esto proporciona más justificación para adoptar un enfoque organizado para la selección de juntas tóricas.

Es posible que aún no sea un experto certificado en juntas tóricas. Sin embargo, siguiendo estos pasos, debe tener un marco desde el cual comenzar a hacer selecciones efectivas de juntas tóricas. Los detalles de cada paso pueden estar más allá del alcance de este artículo, pero deben proporcionar suficiente reflexión al abordar la junta tórica simple y elegante.

Dale Ashby es vicepresidente de tecnología e innovación del grupo de materiales de ingeniería de Parker Hannifin. Para obtener más información sobre las juntas tóricas, visite www.parkerings.com , donde puede descargar el folleto integral gratuito de juntas tóricas de Parker en formato PDF, o utilizar su folleto electrónico interactivo de juntas tóricas.

error: Content is protected !!