Diseño de ranura para junta tórica - Superficie

La ranura rectangular: el estándar

Para prácticamente todas las aplicaciones de estanqueidad con juntas tóricas, la ranura rectangular es la forma recomendada y la más utilizada. La sección de la ranura es rectangular: paredes laterales verticales, fondo plano y dos esquinas superiores con un pequeño radio. Esta geometría es fácil de fresar o tornear, fácil de medir y tolerante a pequeñas desviaciones dimensionales. Todas las tablas dimensionales de las normas Anyseals y de ISO 3601-2 se basan en la ranura rectangular.

La ranura rectangular funciona para aplicaciones estáticas y dinámicas, para compresión radial y axial, y para prácticamente todos los materiales y niveles de presión. Elige otro tipo de ranura solo si la construcción o el perfil de la aplicación lo requieren explícitamente.

Regla práctica: utiliza siempre una ranura rectangular, salvo que el diseño haga necesario otro tipo.

Paredes laterales de la ranura: máximo 5 grados de inclinación

Las paredes laterales de una ranura rectangular deben ser, en principio, perpendiculares al fondo de la ranura. En la práctica, a veces es necesario darles una ligera inclinación por razones de fabricación. La norma permite un ángulo máximo de 5 grados. Si se supera este ángulo, la anchura efectiva de la ranura cambia en función de la profundidad, por lo que la junta ya no queda apoyada de manera uniforme. El resultado es una presión de contacto irregular y un mayor riesgo de fugas con variaciones de presión.

Durante el fresado o el torneado, el desgaste de la herramienta puede generar una inclinación no deseada. Comprueba periódicamente las paredes laterales, especialmente con volúmenes de producción más altos. Una ligera conicidad de la pared de la ranura no siempre es visible en una inspección visual, pero puede medirse con un instrumento de medición de perfiles.

Radios de redondeo: r1 y r2

Cada ranura rectangular tiene dos grupos de radios: el radio de fondo r1 y el radio de esquina r2 en la parte superior de la ranura. Ambos influyen directamente en la vida útil de la junta tórica. Un radio demasiado vivo concentra la tensión en el elastómero sobre una superficie de contacto pequeña. A presiones más altas o con cargas pulsantes, esto provoca grietas que comienzan en la esquina y se propagan desde allí.

El radio de fondo r1 aumenta con el diámetro de sección: las juntas más pequeñas toleran menos material en la esquina y, por tanto, requieren un r1 más pequeño. El radio de esquina r2 se mantiene casi constante en 0,2 mm para todos los tamaños estándar por encima de d2 = 1,78 mm. La tabla siguiente muestra los valores normativos por clase de diámetro de sección.

Atención: un r1 demasiado grande también causa problemas. Si r1 es demasiado amplio, la junta ya no se apoya completamente sobre el fondo de la ranura, sino sobre la transición entre el fondo y la pared lateral. Esto cambia la profundidad efectiva de la ranura y, por tanto, la compresión.

Resumen de tipos de ranura

Además de la ranura rectangular estándar, existen otras tres formas de ranura normalizadas, cada una con un perfil de aplicación específico. La tabla siguiente muestra lo esencial de cada tipo.

Acabado sin rebabas: no es un detalle, sino un requisito

Después de fresar o tornear una ranura, quedan rebabas en las transiciones vivas: la transición del fondo de la ranura a la pared lateral y la transición de la pared lateral a la superficie de estanqueidad. Las rebabas son bordes metálicos duros y afilados que pueden dañar la junta tórica durante el montaje o durante el primer golpe de presión. El daño no siempre es visible a simple vista, pero aun así provoca fugas una vez que la junta está bajo presión.

La norma exige que todos los cantos y bordes estén libres de rebabas y redondeados. Esto se aplica a ambos lados de la abertura de la ranura, al fondo de la ranura y a todas las transiciones. Utiliza un acabado sin rebabas como paso estándar en el proceso de mecanizado, no como una operación adicional posterior.

Diseño de ranura para aplicaciones dinámicas

En aplicaciones dinámicas se aplican consideraciones de diseño adicionales. La ranura debe ser más estrecha que en aplicaciones estáticas para evitar el twisting: una junta tórica que puede rodar dentro de la ranura en cada carrera acaba girándose y rompiéndose. La anchura de la ranura b1 también debe mantenerse dentro de las tolerancias incluso cuando se desgaste la pared de la ranura. Durante el mantenimiento periódico, comprueba siempre de nuevo la anchura de la ranura. Una ranura que se ha ensanchado por cavitación, corrosión o desgaste mecánico deja espacio para twisting y extrusión, incluso si la propia junta sigue intacta.

Tres errores de diseño que vemos con regularidad

1. Radios demasiado pequeños o omitidos. En operaciones sencillas de fresado, a veces los radios de redondeo r1 y r2 no se programan por separado. Entonces la ranura tiene esquinas vivas que, a presiones más altas, provocan la iniciación de grietas en el elastómero.

2. Paredes laterales de la ranura ligeramente inclinadas por desgaste de la herramienta. Una fresa desgastada mecaniza una ranura ligeramente cónica. Esto rara vez es visible en la inspección, pero genera una presión de contacto irregular y un mayor riesgo de fugas. Comprueba periódicamente el perfil de la herramienta.

3. Rebabas no eliminadas. Las rebabas en el borde de la ranura dañan la junta durante el montaje. El daño es microscópico y no se aprecia de inmediato, pero aun así provoca fugas en cuanto la estanqueidad se somete a presión.