La utilización de los O-Ring en los sistemas de estanqueidad
Presente casi en todas partes, llamada a satisfacer las exigencias de los más variados sectores, la empaquetadura anular constituye el dispositivo de estanquoidad por excelencia. En el fondo el màs humilde y sencilio, pero tanbien el más extraordinario y precioso.
Hay màs de 4000 medidas diferentes ( de la cuales 1200 estàndar), cada una de las cuales se encuentra disponible en màs de 500 composiciones de materiales diversos (de las quales más de 200 estándar).
Introducción
Los O-Ring son anillos de sección toroidal de material elastomérico al cual se añaden otras sustancias, definidas "cargas", con el fin de conferir a la mezcla final, propiedades físico-químicas especiales (figura 3.1). La utilización de los O-Ring es constituir un elemento de estanqueidad en los elementos de junta en instalaciones hidráulicas y neumáticas, impidiendo o limitando las pérdidas de fluido. Después los O-Ring encuentran utilización en una enorme gama de sectores gracias a su sencillez de utilización y a su bajo coste.
La acción de estanqueidad tiene lugar gracias al cierre de las vías de escape del O-Ring. El O-Ring es comprimido y deformado en el interior de una alojamiento realizado para este fin; sus propiedades elásticas le permiten ejercer una presión sobre las paredes de los elementos del sistema, y es justo esta acción el origen del efecto de estanqueidad. La presencia de presión ejercida por el fluido contribuye a aumentar la estanqueidad.
La disponibilidad de diversas mezclas permite realizar los O-Ring capaces de trabajar en contacto con los más diferentes tipos de fluido, a altas o bajas temperaturas y en aplicaciones estáticas o dinámicas, como será descrito en el párrafo siguiente.
Estanqueidad estática y estanqueidad dinámica
La elección de un tipo particular de O-Ring, por dimensiones y mezcla, depende en primer lugar del tipo de estanqueidad que está llamado a ejercer. El O-Ring puede ejercer la acción de estanqueidad estática o estanqueidad dinámica. En la tabla que se encuentra a continuación, hemos indicado la diferencia entre los dos tipos de estanqueidad.
Gracias a su forma el O-Ring puede ejercer la estanqueidad tanto con esfuerzo radial como con esfuerzo axial:
- estanqueidad radial la deformación de precarga para garantizar la estanqueidad es ejercida con fuerzas que actúan en el plano del O-Ring;
- estanqueidad axial la deformación de precarga para la estanqueidad es ejercida con fuerzas que actúan perpendiculares al plano del O-Ring.
Sobre la base de los elementos que constituyen el conjunto y la colocación del O-Ring, podemos distinguir el efecto de estanqueidad en tres diferentes tipos:
- estanqueidad cilindro: el O-Ring está introducido en un alojamiento adecuado practi cado en el elemento hembra del conjunto y deformado con pre- carga de tipo radial;
- estanqueidad pistón : el O-Ring está introducido en un alojamiento practicado sobre el elemento que constituye el eje del conjunto, y la deformación de precarga para la estanqueidad es de tipo radial;
- estanqueidad brida : el O-Ring está comprimido entre dos superficies planas parale las y sujeto a deformación de precarga de tipo axial.
Estos tipos de estanqueidad pueden encontrar aplicación tanto en situaciones estáticas como dinámicas y cada una somete a esfuerzo al O-Ring de manera diferente. La evaluación atenta de las condiciones de trabajo permite al proyectista elegir el tipo de O-Ring que mejor se adapta al sistema.
Son muchos los parámetros que influencian las capacidades de estanqueidad de los O-Ring, desde el nivel de acabado superficial de las superficies en contacto con el elastómero a la temperatura de trabajo, desde los picos de presión a la naturaleza del fluido que debe contener. Además algunos de estos factores que individualmente podrían también no ocasionar efectos negativos, combinados entre ellos pueden resultar altamente dañinos para la estanqueidad del O-Ring.
En las aplicaciones de estanqueidad estática el O-Ring es comprimido en el interior del alojamiento y el aplastamiento al cual está sometido asegura la estanqueidad. El valor de esta deformación debe ser correctamente evaluado para garantizar el buen funcionamiento. Está representado de manera aproximada el porcentaje de aplastamiento recomendado con relación al diámetro de la sección del O-Ring. El intervalo indicado debe interpretarse en relación con las diferentes propiedades elásticas de los elastómeros en el comercio: cuanot mayor es la elasticidad del material, tanto mayor debe ser el porcentaje de aplastamiento para garantizar una buena estanqueidad.
Valor recomendado de porcentaje de aplastamiento en relación con el diámetro del O-Ring:
En condiciones de trabajo en estanqueidad estática no se debe olvidar que importantes variaciones de presión y de temperatura pueden provocar movimientos correspondientes entre el O-Ring y las superficies con las que está en contacto, y por ello problemas de desgaste y lesiones superficiales que pueden comprometer la estanqueidad. También por ello es conveniente proyectar con cuidado los alojamientos del O-Ring y garantizar un nivel adecuado de acabado superficial. La utilización en aplicaciones de estanqueidad dinámica somete a los O-Ring al roce debido al frotamiento a lo largo de las superficies de estanqueidad y por ello, además del desgaste, se añaden los problemas ligados al aumento de la temperatura.
En estos tipos de aplicación el fluido en circulación en el circuito puede desarrollar el papel de lubricante limitando el roce, frente a pequeñas pérdidas debidas al rascado; en ambientes no especialmente agresivos la presencia de una fina capa de lubricante aplicada sobre el O-Ring puede mejorar su duración. Como veremos a continuación, el aumento de la temperatura y la reacción al contacto pueden provocar aumentos del volumen del O-Ring introduciendo un proceso en cadena hasta la degradación del elemento y la pérdida de la estanqueidad. Otro problema presente en las aplicaciones de estanqueidad dinámica es el de la extrusión; de hecho el deslizamiento de las superficies y el excesivo roce unido al comportamiento demasiado plástico de la mezcla pueden provocar la extrusión del O-Ring del alojamiento
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