23/03/2016
juntas tóricas
Las juntas tóricas son elementos estanqueizantes de sección circular. circular.
Dada la sencillez sencillez de su diseño, así como la facilidad facilidad de su montaje, montaje, se han convertido en una solución de estanqueidad frecuentemente adoptada por el diseñador de maquinaria
Docente: juan juan manuel Gómez díaz
Juntas tóricas
Juntas tóricas
Ventajas
Ventajas
Comparadas con otros elementos de estanquidad, las juntas tóricas presentan muchas ventajas: Sencilla,
el diseño diseño del alojamient alojamiento o de una pieza reduce reduce los costes de mecanizado y de diseño.
Su diseño compacto permite alojamientos más reducidos.
Su sencilla instalación reduce los riesgos. riesgos.
Aplicable Aplicable
a una amplia gama de problemas problemas de estanquida estanquidad, d, estática, dinámica, de simple o de doble efecto.
Amplia selección de compuestos, compatibles con la mayoría de los fluidos.
Disponibilidad inmediata en todo el mundo, para facilitar el mantenimiento y las reparaciones.
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Juntas tóricas aplicaciones Como
juntas estáticas radiales, por ejemplo, en manguitos, tapas, tuberías, cilindros.
Como
juntas estáticas axiales, por ejemplo, en bridas, placas y tapones.
El
uso de juntas tóricas en aplicaciones dinámicas solo esta recomendado para condiciones de servicio moderado.
Juntas tóricas aplicaciones Existen cuatro variedades de aplicaciones estáticas: Axial La sección transversal junta tórica se comprime axialmente en la ranura similar a una junta plana.
Juntas tóricas aplicaciones Su
capacidad de funcionamiento se halla limitada por la velocidad y la presión:
En
aplicaciones de estanquidad poco exigentes en pistones de maquinas alternativas, vástagos, etc.
Para estanquidad en dispositivos que describan lentos movimientos oscilantes, giratorios o en espiral, en ejes, husillos, distribuidores rotativos, etc.
Juntas tóricas aplicaciones Existen cuatro variedades de aplicaciones estáticas: Encaje La junta tórica también se aprieta axialmente en una ranura de cola de milano. El diseño de ranura permite que la junta tórica se retiene en la junta de la cara durante el montaje y el mantenimiento. Esto
es beneficioso para aplicaciones especiales donde la junta tórica que deba fijarse por el surco por ejemplo, una tapa que se abre periódicamente.
Radial La junta tórica sección transversal se aprieta radialmente en la ranura entre el interior (ID) y exterior (OD).
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Juntas tóricas aplicaciones Existen cuatro variedades de aplicaciones estáticas: Jefe Juntas La junta tórica se utiliza para el sellado de accesorios de tubo recto hilo en un jefe.
Un jefe es una proyección cilíndrica de una pieza de fundición o forja. El fin de que la proyección está mecanizado para proporcionar una superficie plana y lisa para el sellado.
Roscas rectas que se utilizan con una junta tórica proporcionan un sello mejor que las roscas cónicas se utilizan solos.
Juntas tóricas aplicaciones Hay tres variedadesde aplicaciones dinámicas: Reciprocantes Sellos
Alternativos se refieren a sellos que se utilizan en aplicaciones que se deslizan hacia atrás y adelante.
Este
movimiento introduce fricción, lo que crea las consideraciones de diseño diferentes a los de juntas estáticas.
La
junta tórica puede estar alojado en una ranura (junta del vástago) en la pared del cilindro en lugar de una ranura en la superficie del pistón (sello del pistón) sin ningún cambio en las limitaciones de diseño o funcionamiento del sello.
Juntas tóricas
Juntas tóricas
aplicaciones
Modo de funcionamiento
Hay tres variedades de aplicaciones dinámicas: Oscilante aplicaciones oscilantes son los que ven tanto el movimiento rotativo y alternativo. Un vástago de la válvula es un ejemplo de una aplicación oscilante.
Giratorios juntas rotativas se refieren a sellos que se utilizan en aplicaciones que giran.
Las juntas tóricas son elementos de estanquidad de doble efecto. El apriete inicial, que actúa en dirección radial o axial, en función de su instalación, confiere a la junta tórica su capacidad de estanquidad inicial. Estas fuerzas se suman a la presión del sistema, originando una fuerza total de estanquidad que aumenta con el incremento de la presión del s istema
Fuerzas de estanquidad de una junta tórica con y sin presión del sistema
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Compresión inicial
Compresión inicial
Es imprescindible aplicar a la junta tórica una compresión inicial para garantizar su funcionamiento como elemento de estanquidad primario o secundario. Esta compresión tiene la finalidad de:
Alc anzar
el poder inicial de estanquidad.
Homogeneizar G arantizar
tolerancias de producción.
En función del servicio, se aplicaran los siguientes valores de compresión inicial en proporción al diámetro de la sección radial (d2): Aplicaciones
dinámicas: Del 6 al 20%
Aplicaciones
estáticas: Del 15 al 30%
las fuerzas de fricción definidas.
Compensar la deformación permanente por compresión.
Compensar
el desgaste.
extrusión
extrusión Si hay demasiada presión o si la abertura que la junta tórica debe sellar es demasiado grande, el 0 -ring puede fallar , causando que el f luido se escape .
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Anillos antiextrusión
Juntas tóricas
Los
Modo de funcionamiento
anillos antiextrusión back-up tienen la función de contener el material elastomérico sometido a presión, impidiendo la extrusión del O'ring a través de los juegos de acoplamiento.
Cuando
la presión se aplica en dos direcciones, se montan Back-up en ambos lados del O'ring.
Estos
anillos se fabrican en tres tipos distintos: anillo cerrado. simple cortado y anillo en espiral.
El
material utilizado es el P.T.F.E. virgen, y como alternativa Poliuretano o Resinas adecuadas.
denominación
Un junta tórica también se puede utilizar para sellar en más de una dirección en los sistemas de doble efecto. En estos sistemas, la presión aplicada cambiará de un lado al otro. Cuando esto ocurre, el o-ring volverá a su propio asiento para sellar primero un lado y luego el siguiente, como los cambios de presión de un lado a otro.
denominación
Las dimensiones de la junta tórica (OR), vienen determinadas por el diámetro interior d1 y el espesor d2. Estas magnitudes representan los datos característicos de la junta tórica.
Ejemplo: La denominación de la junta tórica de 20,2 mm. de diámetro interior, y 3 mm. de espesor es: OR 20,2 x 3
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compresión
compresión
Los
sellos estáticos se clasifican a menudo de acuerdo con la dirección en la que se aplica compresión a la sección transversal del o-ring.
Las dos direcciones básicas de la contracción son axiales y radiales .
También
hay aplicaciones que ejercen compresión tanto axial como radial. Sin embargo, en lo posible, se recomienda generalmente que la compresión sea aplicada en una sola dirección . Esto permite que cualquier expansión de la 0 - ring
Diseño de la ranura
Diseño de la ranura
Para dimensionar correctamente las ranuras de las juntas tóricas se deben considerar 2 puntos básicos: a) El coeficiente de dilatación térmica de los elastómeros aproximadamente 10 veces más que el coeficiente del acero
es
de
b) El hinchamiento provocado por el contacto con un fluido, en normales condiciones de funcionamiento puede ser del 10%.
En
el diseño del sistema de estanqueidad se debe considerar también un fenómeno peculiar de los elastómeros, conocido como "efecto Joule", que se manifiesta en la contracción de un elastómero en estado de tensión ante un incremento de la temperatura.
Una
junta tórica montada con una cierta tensión tiende a contraerse al aumentar la temperatura, generando así una mayor fuerza de rozamiento y por tanto un ulterior aumento de temperatura; en casos extremos se puede llegar a una destrucción rápida de la junta.
Se
aconseja realizar el montaje de la junta tórica bajo compresión, mejor que con una tensión. En este caso el aumento de temperatura provocara una disminución de la compresión con el consiguiente alivio para la junta de estanqueidad.
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Estanqueización estática
Compresión Estática Compresión axial
Las
juntas tóricas OR, sirven preferentemente para realizar la estanqueización estática, en tapas, espigas, bulones, etc.
Realizando
un montaje correcto y una adecuada elección del material, la junta tórica puede soportar con garantía sobrepresiones de hasta 1000 bar.
La dureza del material se elegirá en función de la pre sión así como de las tolerancias (altura de la ranura de extrusión).
Compresión radial
Compresión Estática
Compresión radial dinámica
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Estanqueización estática
Estanqueización estática
Dimensiones de la ranura rectangular, deformación radial
Dimensiones de la ranura rectangular, deformación axial
La sección de la junta queda deformada en sentido radial como consecuencia del montaje.
En
caso de presión ejercida desde el exterior conviene que el diámetro interior de la junta sea igual o algo más reducido que el diámetro interior de la ranura.
En
caso de presión ejercida desde el interior es conveniente que el diámetro exterior de la junta sea igual o ligeramente mayor que el diámetro exterior de la ranura
Estanqueización estática Dimensiones de la ranura triangular Los
espacios de alojamiento con sección triangular se emplean en ocasiones para bridas roscadas y tapas.
No
obstante, resulta difícil practicar tales ranuras con la debida exactitud. La correcta función estanqueizadora de las juntas tóricas en un montaje con ranura triangular, implica la exactitud en el dimensionado de la ranura, por lo que las medidas indicadas en la tabla deben ser respetadas con sumo cuidado.
Estanqueización DINÁMICA
Debido al rozamiento, la deformación de la sección debe mantenerse algo más reducida que en el caso de la estanqueización estática.
Una buena lubricación a base del fluido a estanqueizar en los sistemas hidráulicos, o bien por pulverización de aceite en los sistemas neumáticos, reduce sensiblemente las pérdidas por fricción, así como el grado de desgaste a que se ve sometida la junta.
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Estanqueización DINÁMICA
Estanqueización DINÁMICA
Dimensiones de la ranura rectangular en movimiento axial ( hidráulica )
Dimensiones de la ranura rectangular en movimiento axial ( hidráulica )
En
los sistemas hidráulicos y como juntas dinámicas, las tóricas, se emplean exclusivamente en aquellos casos :
Se dispone de poco espacio para el montaje de un collarín.
Cuando se producen recorridos pequeños de escasa frecuencia.
Siempre que no se exija una hermetización absoluta.
Las dimensiones de la ranura equivalen según el espesor de la junta a una deformación media de la sección del 6 al 20 %, no debiendo ser nunca inferior a un 6%.
Una
posible pérdida depende entre diversos factores, de los siguientes: del tipo de fluido, de la presión, de la velocidad de deslizamiento, del acabado de las superficies deslizantes del espacio de montaje, así como del material y de la calidad de la junta tórica.
Estanqueización DINÁMICA Dimensiones de la ranura rectangular en movimiento axial ( neumática ) Para
reducir las pérdidas por rozamiento, y para obtener una prolongada duración, a pesar de las limitadas posibilidades de lubricación, en la mayoría de los casos, la deformación de la sección debe mantenerse reducida. Como mínimo, y según el espesor de la junta, estará comprendida entre un 6 y un 2%.
Diseño de la ranura
La ranura del alojamiento debe ser preferentemente rectangular.
Por
razones de construcción los flancos de la ranura pueden estar inclinados hasta un máximo de 5º.
La
superficie interior del alojamiento debe ser siempre mayor que la superficie transversal de la junta tórica. Con ello s e consigue que la presión del fluido incida sobre una zona relativamente grande de la superficie de la junta tórica, así como que exista suficiente espacio en el alojamiento por si eventualmente se presenta un aumento de volumen de la junta tórica debido a un ataque químico.
En
las dimensiones para el diseño de los espacios de montaje de las juntas tóricas en las tablas de montaje, se han tenido en cuenta ambos factores.
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Diseño de la ranura Los
ajustes indicados en las listas de montaje deberían mantenerse por razones de funcionamiento, evitándose en lo posible cualquier modificación que conduzca a una mayor holgura.
Recomendaciones de instalación Antes de iniciar la instalación, verifique los siguientes puntos:
El
exceso de la misma origina el peligro de que la junta tórica expuesta a presión, penetre por la ranura extrusionándose y destruyéndose por el movimiento.
Que los orificios no tengan rebabas y presenten los bordes redondeados.
Que hayan desaparecido todos los residuos de mecanizado, es decir, las virutas, la suciedad o partículas extrañas.
Que
estén cubiertas las puntas de las roscas.
Que
se hayan engrasado o lubricado las juntas y sus componentes.
Compruebe la compatibilidad del fluido con el material de elastómero.
No
utilice lubricantes que contengan aditivos sólidos, como disulfuro de molibdeno o sulfuro de cinc.
Recomendaciones de instalación Que
los chaflanes de entrada se hayan fabricado siguiendo los planos.
Instalación y montaje
El alojamiento debe estar limpio de suciedad y partículas metálicas.
Se recomienda antes de su instalación lubricar la superficie con aceite o grasa.
Debido a la poca elasticidad del FEP es necesario calentar brevemente la junta tórica entre 120 y 150ºC (agua, aceite o aire). Montar
una encapsulada en una ranura interior puede ser difícil ya que la junta debe ser comprimida. Esto se consigue mejor sumergiendo la junta en agua caliente (60-70ºC) durante 10 minutos. Sacar rápidamente la junta del agua e insertarla en el agujero pasando el eje de la junta más allá de la ranura cuidadosamente.
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Instalación y montaje Es
posible montar encapsuladas en algunas ranuras de pistones macizos usando un "cono de montaje". Una vez más, la junta debe ser sumergida en agua caliente y, rápidamente ser empujada sobre el cono hasta que caiga en el alojamiento.
Instalación y montaje Al
colocar la junta en su alojamiento, debe evitarse el pasar por aristas vivas, ejes escalonados, roscas, ranuras, etc., siendo aconsejable recubrir todas aquellas partes de la máquina que puedan dañar a la junta. La junta tórica no debe torcerse al colocarlo en su alojamiento. Una ligera expansión de la junta tórica para el montaje es admisible, a condición de que se prevea un tiempo suficiente para que la junta pueda recuperar su forma inicial.
Antes de proceder al montaje de la junta tórica debe limpiarse todo el sistema, eliminando las partículas de suciedad y residuos de la mecanización.
materiales
Fallas en juntas tóricas Some of the conditions 0-ring materials may be subjected to include: High
or low temperatures
Chemical
attack
Vibration Abrasion
Movement
Materials for a particular application should be selected carefully, according to the situation.
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Fallas en juntas tóricas
For example, there are 0-ring materials that can tolerate temperatures from as low as -350° F to about 500° F or higher.
At
the low end of the temperature range, nearly all other materials will turn rigid and fail to seal.
At
the high end of the temperature range, materials will often burn or decompose.
Chemical
attacks can degrade the material, start brittle cracks or cause it to swell. For example. certain seals can crack when exposed to ozone gas at very low concentrations unless protected.
Fallas en juntas tóricas
Fallas en juntas tóricas
Extrusion failure is another manner for an 0-ring to fail to seal. Extrusion is the result of rubber being forced under pressure through a clearance gap within a housing assembly.
A
visual sign of extrusion failure is the seal developing ragged edges. generally on the low-pressure side. Edges appear tattered.
Possible
causes of failure: clearances Excessive pressure Excessive gland fill Irregular clearance Sharp gland edges Improper sizing Excessive
Possible
solutions: Decrease clearances Use proper gland design Employ backup rings
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