Cuando compras un teléfono nuevo, probablemente 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 estos productos logran una buena estanqueidad?
Las botellas de bebidas suelen utilizar tapas de rosca para sellado. Algunos vasos tienen juntas de silicona, mientras que los grifos y tuberías de agua dependen de tubos y conexiones con anillos de sellado o cinta de teflón (PTFE) para roscas.
Está claro que existen diversos métodos de sellado, pero diferentes objetos y escenarios requieren soluciones de sellado distintas. Un ejemplo sencillo es agitar una botella de refresco: verás que la botella se hincha y, a veces, la tapa puede incluso salir disparada 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 cilindros neumáticos, que contienen gas a alta presión en su interior?
Prevención de Fugas y Métodos de Sellado en Cilindros
Para entender cómo los cilindros neumáticos logran un sellado eficaz, primero debemos identificar qué zonas requieren sellado.
El principio de funcionamiento de un cilindro es sencillo. En un cilindro de doble efecto, cuando el aire entra por la tapa trasera, el pistón se mueve hacia adelante, empujando el vástago hacia fuera. Cuando el aire entra por la tapa delantera, el vástago se retrae. Este ciclo se repite y constituye la función básica del cilindro.
Para que un cilindro funcione correctamente, debe formarse una cámara completamente sellada dentro del tubo. Con base en esto, las siguientes áreas requieren sellado:
◆ Entre el tubo del cilindro y las tapas (delantera y trasera)
◆ Entre el vástago del pistón y la tapa delantera
◆ A ambos lados del pistón
◆ Entre los racores (conexiones neumáticas) y las tapas
1. Sellado entre el Tubo del Cilindro y las Tapas
Esta conexión suele sellarse mediante juntas tóricas (O-rings). Durante la fase de diseño, la tapa del cilindro se fabrica con una ranura especial para alojar una junta tórica. Durante el montaje, el tubo del cilindro se alinea con la ranura y se fija con tirantes y tuercas, logrando así un sellado eficaz.
Sin embargo, este método presenta una desventaja evidente: la fuerza de sellado depende del apriete de las tuercas. Si las tuercas se aflojan debido a vibraciones o a la corrosión ambiental, el efecto de sellado se verá comprometido.
Muchos cilindros estándar utilizan un método de sellado mejorado. En este diseño, la tapa del cilindro cuenta con una estructura elevada con una ranura lateral para alojar la junta tórica (O-ring). Durante la instalación, esta estructura se introduce en el interior del tubo del cilindro, y el chaflán en la pared interna del tubo evita que la junta se dañe durante el montaje.
Con este diseño, la fuerza de sellado proviene de la compresión ejercida por la pared interna del tubo del cilindro, lo que lo hace mucho más confiable que el método anterior. Para aplicaciones con requisitos de sellado más estrictos, también puede utilizarse sellador para mejorar la estanqueidad.
2. Sellado en Ambos Lados del Pistón
El movimiento del cilindro se controla mediante la diferencia de presión entre ambos lados del pistón. Si hay fugas entre las dos cámaras, la eficiencia del cilindro disminuirá e incluso podría dejar de funcionar correctamente. Por lo tanto, es esencial que las cámaras de aire estén completamente separadas.
Dado que el pistón y el tubo del cilindro tienen movimiento relativo, los sellos en forma de Y (Y-ring) son una mejor opción que las juntas tóricas (O-rings), las cuales son más adecuadas para sellado estático.
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 sellado eficaz.
3. Sellado entre el Vástago del Pistón y la Tapa Delantera
A diferencia de la tapa trasera, la tapa delantera debe permitir el paso del vástago del pistón mientras mantiene el sellado.
Dado que también se trata de un sello dinámico, generalmente se utiliza un Y-ring, similar al que se usa en el pistón. La tapa delantera suele contener un casquillo que guía el vástago del pistón. Sin embargo, el casquillo en sí no proporciona sellado, por lo que la presión del aire debe pasar a través del casquillo y presionar contra el Y-ring para lograr un sellado adecuado.
Diferentes modelos de cilindros utilizan distintos materiales para este sello. Por ejemplo, los cilindros DNC usan sellos de PU (poliuretano) verde, mientras que los cilindros de la serie SC emplean sellos de NBR negro. Los sellos de PU ofrecen mejor resistencia al desgaste, mientras que los de NBR tienen una superior resistencia al aceite.
4. Sellado entre los Racores y las Tapas
Las tuberías se conectan a la entrada de aire de la tapa mediante racores roscados, los cuales generalmente requieren medidas adicionales de sellado, como juntas tóricas (O-rings), selladores o cinta de teflón (PTFE) para roscas.
Para más información sobre las roscas de tubería y sus métodos de sellado, consulta el artículo ¿Qué es la rosca de tubería?
Además de estas áreas clave, ciertos cilindros especializados tienen requisitos adicionales de sellado. Por ejemplo:
◆ Los pistones segmentados requieren dos juntas tóricas para sellar la conexión entre el pistón y el vástago.
◆ Las fijaciones del vástago del pistón requieren pernos y juntas tóricas para mantener un sellado hermético.
El sellado es un aspecto crucial para el desempeño del cilindro. Al seleccionar el método y los materiales de sellado adecuados, podemos asegurar la máxima eficiencia y durabilidad de los cilindros neumáticos.
Los componentes del cilindro y los cilindros terminados suelen venir con anillos de sellado incluidos. Por supuesto, los anillos de sellado también pueden comprarse y reemplazarse por separado según los diferentes requerimientos.
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