¿Qué es una empaquetadura de caucho?
Acerca de las juntas de goma
En términos de ingeniería, los materiales de sellado utilizados en piezas móviles, como las piezas giratorias, se denominan empaquetaduras y los materiales de sellado utilizados en piezas fijas se denominan juntas, mientras que las empaquetaduras de caucho se refieren generalmente a los materiales de sellado de caucho utilizados en piezas fijas.
Usos de las juntas de goma
Las juntas de goma no sólo se utilizan en equipos industriales y de laboratorio, sino también en muchos aspectos de la vida cotidiana, como las tapas de diversos recipientes, las boquillas de las duchas y las tuberías de agua en el hogar.
Por ejemplo, se utilizan en las juntas de tuberías y válvulas para mejorar la estanqueidad al aire y a los líquidos en estas zonas, evitando fugas internas de fluidos y la entrada de objetos extraños.
Principio de las juntas de goma
Las juntas de goma, como su nombre indica, están formadas por caucho y desempeñan su función gracias a la capacidad del caucho para estirarse y contraerse.
El caucho se estira porque las macromoléculas que lo componen son estiradas por fuerzas externas, pero los átomos de azufre mantienen los enlaces intermoleculares (reticulación) y se mantienen los enlaces.
Por esta razón, aunque el caucho se estire por fuerzas externas, se estirará sin romperse hasta un cierto grado de fuerza externa.
En cambio, cuando se retira la fuerza externa, el caucho vuelve a su estado original y se contrae, alargándose y contrayéndose.
Cuando las juntas de goma fabricadas con caucho con estas propiedades se utilizan en juntas como tuberías, como se muestra en la Fig. 1, las fuerzas externas en dirección vertical (indicadas por las flechas naranjas) causadas por el apriete de las juntas de las tuberías harán que se expandan en dirección horizontal (indicadas por las flechas amarillas y verdes) para rellenar el hueco entre las juntas.
Como se muestra en la Fig. 2, la fuerza externa en la dirección radial de la tubería (indicada por la flecha naranja) causada por la presión del fluido que fluye dentro de la tubería (indicada por la flecha naranja) hace que el lado del diámetro interior de la empaquetadura de caucho se encoja en la dirección radial (indicada por la flecha amarillo-verde) y se extienda en la dirección longitudinal de la tubería (indicada por la flecha amarilla), que es la dirección en la que fluye el fluido. La empaquetadura de caucho rellena los huecos de la tubería extendiéndose en la dirección del flujo del líquido (indicada por las flechas amarillas).
De este modo, la empaquetadura de caucho se expande y contrae para rellenar el hueco entre las tuberías, evitando así la fuga del fluido al exterior y la contaminación de sustancias extrañas procedentes del exterior.
Cuando el fluido deja de fluir, la empaquetadura de caucho sólo se ve sometida a una fuerza externa en la dirección vertical del dibujo debido al apriete de las tuberías, y la empaquetadura de caucho vuelve a su forma original, como se muestra en la Fig. 1, y puede utilizarse repetidamente, ya que realiza la misma función cuando se aplica de nuevo la fuerza externa del fluido.
Esta propiedad la hace adecuada para su uso en juntas como las de las tuberías, así como en zonas que se abren y cierran repetidamente, como las tapas de los contenedores.
Sin embargo, las juntas de goma no pueden recuperar completamente su forma original y su función se deteriora gradualmente.
Por este motivo, sólo deben utilizarse durante un cierto periodo de tiempo y deben sustituirse cuando se deterioren.
Métodos de fabricación de juntas de caucho.
Las juntas de goma se fabrican en una gran variedad de materiales a un coste inferior al de la cinta de sellado u otros materiales de sellado.
Las juntas de caucho pueden fabricarse de dos formas: mediante punzonado de láminas de caucho para darles una forma predeterminada o mediante moldeo por inyección utilizando un molde.
Cuando se fabrican utilizando un molde, también se pueden fabricar formas complejas como un anillo doble, como se muestra en la Fig. 3.
Material de la junta de goma
Se pueden utilizar varios tipos de caucho para las empaquetaduras de goma, y es importante seleccionar el material adecuado en función del sistema, como el tipo de fluido y la temperatura.
El caucho sintético es ligeramente más común que el caucho natural en los materiales utilizados para las empaquetaduras de caucho, con caucho de nitrilo (NBR), caucho fluorado (FKM) y caucho de uretano (FKM) por nombrar algunos,
caucho fluorado (FKM), caucho de uretano (U), caucho de silicona (VMQ), caucho de etileno-propileno (EPDM), caucho butílico (IIR) y caucho de estireno-butadieno (SBR), por citar algunos.
Tipo de goma
1. caucho de nitrilo (NBR)
El caucho de nitrilo es uno de los cauchos sintéticos más comunes y es un material con una excelente resistencia al aceite, a la abrasión y al envejecimiento, lo que lo convierte en el primer caucho a considerar como material de empaquetadura para su uso en situaciones en las que se requiere resistencia al aceite.
El caucho de nitrilo también tiene una excelente resistencia al envejecimiento, por lo que es adecuado para piezas que se utilizarán durante largos periodos de tiempo.
En cambio, su resistencia a la intemperie es débil, por lo que no es adecuado para su uso en zonas expuestas a la luz solar directa. Su vida útil es de aproximadamente 10 años.
2. caucho fluorado (FKM)
En comparación con otros cauchos, los fluoroelastómeros tienen una resistencia superior al calor, el aceite, la intemperie y los productos químicos.
Por este motivo, suele utilizarse para empaquetaduras en situaciones en las que se utilizan productos químicos.
Sin embargo, los fluoroelastómeros son susceptibles a los golpes físicos y requieren cuidado al manipularlos. Además, su vida útil es de unos 20 años.
3. caucho de uretano (U)
La mayor característica del caucho de uretano es su alta resistencia a la abrasión y su resistencia mecánica general, lo que lo hace adecuado para embalajes en entornos con mucha fricción.
En cambio, su escasa resistencia al agua lo hace menos adecuado para su uso en entornos húmedos o mojados.
Además, su vida útil es de unos 10 años.
4 Caucho de silicona (VMQ)
La principal característica del caucho de silicona es su bajo impacto en el cuerpo humano.
También tiene una excelente resistencia al calor y a las llamas y no cambia de forma a diferentes temperaturas.
Como su precio es relativamente estable, se utiliza a menudo en productos domésticos, y sus propiedades seguras se emplean en el embalaje de arroceras y productos en torno al agua. Su vida útil ronda los 20 años.
5. caucho de etileno propileno (EPDM)
El caucho de etileno-propileno es un material con una excelente resistencia a la intemperie, al frío y a los productos químicos inorgánicos.
El caucho es naturalmente susceptible a la luz solar directa y al frío extremo, y puede volverse duro y quebradizo, pero el caucho de etileno propileno tiene una excelente resistencia a la intemperie y al frío, por lo que puede utilizarse en exteriores sin problemas.
Se utiliza para cables de caucho utilizados en exteriores. Sin embargo, su resistencia al aceite es débil, por lo que es un material versátil para su uso en entornos donde no se requiere resistencia al aceite. Tiene una vida útil de unos 20 años.
6. caucho butílico (IIR)
El caucho butílico se fabrica copolimerizando isobutileno con una pequeña cantidad de isopreno y tiene una excelente resistencia a las vibraciones, el aislamiento, el agua, la intemperie, los productos químicos y el calor.
Tiene una amplia gama de usos, desde productos industriales a artículos domésticos, y es un material indispensable en la vida cotidiana.
7. caucho estireno-butadieno (SBR)
El caucho de estireno-butadieno tiene excelentes propiedades frente a aceites animales y vegetales como el etilenglicol y el aceite de frenos.
También es un material barato con una resistencia superior a la abrasión y al envejecimiento en comparación con el caucho natural.
También tiene la ventaja de ser resistente al calor y fácil de fabricar productos homogéneos, y se utiliza mucho en neumáticos y mangueras.
resumen
Las juntas de goma se utilizan en diversas aplicaciones, como fontanería y menaje, pero sus características varían mucho en función de su material, forma y método de fabricación.
Es necesario utilizar juntas de goma fabricadas con materiales y formas que se ajusten al entorno de funcionamiento y la aplicación, y fabricadas con un método de fabricación adecuado al material y la forma.
Además, deben sustituirse cuando sea necesario en vista de su durabilidad.