Cuando compras un teléfono nuevo, es posible que te preocupe su resistencia al agua. Cuando compras una botella de bebida, por supuesto no quieres que tenga fugas. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo logran estos productos un sellado adecuado?
Las botellas de bebidas suelen utilizar tapas roscadas para el sellado. Algunos vasos incorporan juntas de silicona, mientras que los grifos y las tuberías de agua dependen de tubos y accesorios con anillos de sellado o cinta selladora de rosca de PTFE.
Está claro que existen diversos métodos de sellado, pero diferentes objetos y situaciones requieren soluciones de sellado distintas. Un ejemplo sencillo es agitar una botella de refresco: se puede ver cómo la botella se hincha e incluso, a veces, la tapa puede salirse debido a la presión. Esto indica que las tapas roscadas no son adecuadas para entornos de alta presión.
Entonces, ¿cuál es el método de sellado más adecuado para los cilindros neumáticos, que contienen gas a alta presión en su interior?
¿Cómo puede un cilindro lograr evitar fugas y una buena estanqueidad?
Dado que el barril del cilindro es el cuerpo principal, evitar fugas y mantener la estanqueidad implica aplicar medidas de sellado a cada uno de los componentes internos del barril.
Métodos de prevención de fugas y de sello en Para entender cómo los cilindros neumáticos logran el sello, primero debemos determinar qué zonas requieren dicho sello.
El principio de funcionamiento de un cilindro es sencillo. En un cilindro de doble efecto, cuando el gas entra por la tapa trasera, el pistón se mueve hacia adelante, empujando la varilla del pistón hacia afuera. Cuando el gas entra por la tapa delantera, la varilla del pistón se retrae. Este ciclo se repite, formando la función básica del cilindro.
Para que un cilindro funcione correctamente, debe formarse una cámara completamente sellada dentro del tubo. En base a esto, las siguientes áreas requieren sello:
◆ Entre el tubo del cilindro y las tapas de los extremos
◆ Entre la varilla del pistón y la tapa del extremo
◆ A ambos lados del pistón
◆ Entre los accesorios y las tapas de los extremos
Sello entre el tubo del cilindro y las tapas de los extremos
Esta conexión suele sellarse mediante juntas tóricas (O-rings). Durante la fase de diseño, la tapa del extremo se predispone con una ranura para alojar una junta tórica. En el montaje, el tubo del cilindro se alinea con la ranura, y el conjunto se fija mediante varillas de amarre y tuercas para lograr el sello.
Sin embargo, este método presenta una desventaja evidente: la fuerza de sello depende del apriete de las tuercas. Si las tuercas se aflojan debido a vibraciones o a la corrosión ambiental, el efecto de sello se verá comprometido.
Muchos cilindros estándar emplean un método de sello mejorado. En este diseño, la tapa del extremo tiene una estructura sobresaliente con una ranura lateral para la junta tórica. Durante la instalación, esta estructura encaja dentro del tubo del cilindro, y el chaflán en la pared interior del tubo evita daños a la junta tórica durante el montaje.
Con este diseño, la fuerza de sello es proporcionada por la compresión de la pared interior del tubo del cilindro, lo que lo hace mucho más confiable que el método anterior. Para aplicaciones con requisitos de sello más exigentes, también se puede utilizar sellador para reforzar el sello.
Sello en ambos lados del pistón
El movimiento del cilindro está controlado por la diferencia de presión en ambos lados del pistón. Si hay fugas entre ambos lados, la eficiencia del cilindro disminuirá e incluso podría dejar de funcionar correctamente. Por lo tanto, es esencial una separación completa de las cámaras de aire.
Dado que el pistón y el tubo del cilindro tienen un movimiento relativo, los sellos en forma de Y (Y-ring) son una mejor opción que las juntas tóricas (O-rings), que son más adecuadas para sellados estáticos.
El Y-ring tiene una estructura inferior en forma de Y que se expande bajo presión, presionando firmemente contra la pared del cilindro para lograr un sello efectivo.
Sello entre la varilla del pistón y la tapa del extremo
A diferencia de la tapa trasera, la tapa delantera debe permitir que la varilla del pistón pase a través de ella, manteniendo al mismo tiempo un sello.
Dado que también se trata de un sello dinámico, típicamente se utiliza un Y-ring, similar al que se usa para el pistón. La tapa delantera suele contener un casquillo que guía la varilla del pistón. Sin embargo, el casquillo en sí no proporciona el sello, por lo que la presión del aire debe pasar a través del casquillo y presionar contra el Y-ring para lograr un sello adecuado.
Diferentes modelos de cilindros utilizan distintos materiales para este sello. Por ejemplo, los cilindros DNC usan sellos verdes de PU (poliuretano), mientras que los cilindros de la serie SC emplean sellos negros de NBR. Los sellos de PU ofrecen mejor resistencia al desgaste, mientras que los sellos de NBR tienen una superior resistencia al aceite.
Sello entre accesorios y tapas de los extremos
Las tuberías se conectan a la entrada de aire de la tapa del extremo mediante accesorios roscados, que generalmente requieren medidas adicionales de sello, tales como juntas tóricas (O-rings), selladores o cinta de sellado para roscas de PTFE.
Para obtener más información sobre las roscas de tubería y sus métodos de sello, consulta ¿Qué es la rosca de tubería?
Además de estas áreas clave, ciertos cilindros especializados tienen requisitos adicionales de sello. Por ejemplo:
◆ Los pistones segmentados requieren dos juntas tóricas para sellar la conexión entre el pistón y la varilla del pistón.
◆ Los sujetadores de la varilla del pistón requieren pernos y juntas tóricas para mantener un sello hermético.
El sello es un aspecto crucial para el desempeño del cilindro. Al seleccionar el método y los materiales de sello adecuados, podemos asegurar una eficiencia y longevidad óptimas para los cilindros neumáticos.
Los componentes del cilindro y los cilindros terminados generalmente vienen con anillos de sello. Por supuesto, los anillos de sello también pueden comprarse y reemplazarse por separado según los diferentes requerimientos.
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