¿Cuáles son las razones de la pérdida de elasticidad del anillo de sellado?

La pérdida de elasticidad del anillo de sellado afecta directamente su rendimiento, provocando fugas, fallos en los equipos y otros problemas. Las causas de esta pérdida suelen estar relacionadas con diversos factores, como el envejecimiento del material, factores ambientales, daños mecánicos, corrosión química e instalación y mantenimiento inadecuados. A continuación, se presenta un análisis detallado:

I. Envejecimiento del material

1. Envejecimiento térmico

Aceleración de la oxidación a altas temperaturas: Las juntas de goma, cuando se exponen a altas temperaturas, tienen sitios activos como enlaces dobles y enlaces insaturados que son propensos a sufrir reacciones de oxidación con el oxígeno, generando productos de degradación como peróxidos y carbonilos, lo que provoca la rotura de la cadena molecular y la reducción de la elasticidad.

Descomposición térmica: Las altas temperaturas prolongadas (como las que superan el límite de tolerancia de temperatura del anillo de sellado) desencadenarán directamente la descomposición térmica de las cadenas moleculares del caucho, generando sustancias de bajo peso molecular que provocan que el anillo de sellado se endurezca y se vuelva quebradizo.

Caso: Si el retén de aceite del motor del automóvil funciona continuamente a temperaturas superiores a 150 ° C, el caucho fluorado puede perder su elasticidad debido al envejecimiento térmico, lo que provoca fugas de aceite.

2. Envejecimiento por luz

Daños por radiación ultravioleta: La alta energía de la radiación ultravioleta (UV) puede provocar la ruptura de los enlaces CH en las cadenas moleculares del caucho, generando radicales libres que, a su vez, desencadenan reacciones de oxidación en cadena, lo que provoca que el material se endurezca y se agriete.

Caso práctico: Los anillos de sellado de los equipos hidráulicos utilizados en exteriores, si no se protegen de la luz solar, pueden perder su elasticidad en pocos meses debido a la exposición a los rayos ultravioleta.

3. Envejecimiento por ozono

Ataque de ozono: El ozono (O₃) tiene fuertes propiedades oxidantes y puede reaccionar con los enlaces dobles en las cadenas moleculares del caucho, generando ozónidos, que luego se descomponen en moléculas pequeñas, lo que provoca que la superficie del material se agriete y que disminuya su elasticidad.

Caso: Si el flanco de caucho del neumático se expone durante mucho tiempo a ambientes que contienen ozono (como cerca de motores, fotocopiadoras, etc.), puede agrietarse debido al envejecimiento por ozono.

II. Factores ambientales

1. Erosión media

Corrosión química: Cuando la junta de estanqueidad entra en contacto con sustancias incompatibles (como ácidos, bases, aceites, disolventes, etc.), estas pueden penetrar en el caucho y sufrir reacciones químicas con las cadenas moleculares, provocando hinchazón, degradación o reticulación, y con ello, la pérdida de elasticidad.

Caso: Si el anillo de sellado de caucho de nitrilo (NBR) se expone continuamente a la gasolina, puede ablandarse y perder elasticidad debido a la hinchazón; si el caucho fluorado (FKM) entra en contacto con álcalis fuertes, puede endurecerse debido a la corrosión química.

2. Fragilidad a bajas temperaturas

Transición vítrea: El caucho pierde elasticidad gradualmente a bajas temperaturas. Cuando la temperatura desciende por debajo de su temperatura de transición vítrea (Tg), el material se vuelve duro y quebradizo, propenso a agrietarse.

Caso: Los anillos de sellado de caucho de silicona (VMQ) pueden perder elasticidad y fallar debido a la fragilidad a bajas temperaturas de -60 °C.C.

3. Influencia de la humedad

Hidrólisis: Algunos cauchos (como el poliuretano PU) pueden sufrir reacciones de hidrólisis en ambientes húmedos, lo que provoca la rotura de las cadenas moleculares y, como consecuencia, una disminución de la elasticidad.

Absorción y expansión: El caucho puede expandirse al absorber agua, cambiando su tamaño y forma, lo que afecta su capacidad de sellado; al secarse, puede contraerse y provocar grietas.

Caso: Las juntas de estanqueidad de poliuretano pueden endurecerse y agrietarse debido a la hidrólisis tras ser utilizadas en un ambiente húmedo durante varios años.

III. Daños mecánicos

1. Compresión o estiramiento excesivo

Deformación permanente: Si la tasa de compresión del anillo de sellado durante la instalación es demasiado alta (por ejemplo, si supera el 30%), o si está sometido constantemente a alta presión, puede provocar el deslizamiento y la orientación de las cadenas moleculares, lo que resulta en una deformación permanente y una pérdida de elasticidad.

Daños por estiramiento: En situaciones de sellado dinámico, si el anillo de sellado se estira y se retuerce repetidamente, puede provocar la rotura de las cadenas moleculares debido a la fatiga, lo que resulta en una disminución de la elasticidad.

Caso: Si la junta tórica se estira más del 20 % durante la instalación, puede presentar fugas en pocos meses debido a una deformación permanente.

2. Fricción y desgaste

Desgaste dinámico del sello: Cuando el anillo de sellado está en movimiento relativo con piezas móviles (como ejes o pistones), la fricción provoca desgaste superficial, generando residuos de desgaste que agravan aún más el desgaste y, finalmente, provocan una pérdida de elasticidad.

Caso: Si el anillo de sellado del pistón del cilindro hidráulico no tiene suficiente lubricación, puede fallar debido al desgaste en pocas semanas.

3. Arañazos o grietas en la superficie

Daños durante la instalación: Si el anillo de sellado se raya durante la instalación con herramientas afiladas o presenta rebabas en los bordes de la ranura, puede provocar una concentración de tensiones localizada, acelerando la propagación de grietas y la pérdida de elasticidad.

Caso: Si la herramienta de instalación raya el labio del retén de aceite, este puede fallar debido a una fuga en pocas horas.

IV. Corrosión química

1. Hinchazón o degradación por medios incompatibles: Cuando el material del anillo de sellado es incompatible con el medio, este puede penetrar en el caucho, provocando hinchazón (aumento de volumen, ablandamiento) o degradación (rotura de cadenas moleculares, endurecimiento), con la consiguiente pérdida de elasticidad.

Ejemplo: Si una junta de goma fluorada entra en contacto con amoníaco, puede endurecerse y agrietarse debido a la corrosión química.

2. Influencia aditiva

Migración de plastificantes: Si los plastificantes añadidos al caucho migran al medio, pueden provocar que la junta de sellado se endurezca y pierda elasticidad.

Ejemplo: Algunas juntas de goma pueden endurecerse y agrietarse al exponerse al aceite mineral debido a la disolución de los plastificantes por el aceite.

V. Errores de instalación y mantenimiento

1. Errores de instalación

Instalación incorrecta: Si una junta de estanqueidad con forma de labio (como un retén de aceite) se instala en la dirección incorrecta, el borde del labio no puede evitar eficazmente la fuga del fluido y, además, puede deformarse debido a la presión inversa, perdiendo elasticidad.

Dirección de corte incorrecta: Si una junta tórica tiene una dirección de corte que no es perpendicular a la dirección de presión, puede salirse de la ranura bajo alta presión, lo que provoca una deformación permanente.

Ejemplo: Si un retén de aceite se instala en la dirección incorrecta, puede fallar debido a una fuga en pocas horas.

2. Precarga insuficiente o excesiva

Precarga insuficiente: En situaciones de sellado estático, si la precarga del perno es insuficiente, el anillo de sellado puede no llenar completamente la ranura, lo que provoca fugas; las fugas a largo plazo pueden causar que el anillo de sellado pierda elasticidad debido a la erosión del medio.

Precarga excesiva: Si la precarga es demasiado alta, el anillo de sellado puede comprimirse en exceso, lo que provoca una deformación permanente y la pérdida de la capacidad de rebote.

Ejemplo: Si la fuerza de pretensado de una conexión de brida es insuficiente, puede provocar fugas en la junta tórica; si la fuerza de pretensado es demasiado alta, puede provocar que la junta tórica se aplaste.

3. Mantenimiento insuficiente

Falta de reemplazo regular: Al ser una pieza que se daña fácilmente, el anillo de sellado necesita ser reemplazado regularmente; el uso prolongado puede provocar que el material envejezca y se desgaste, perdiendo elasticidad.

Falta de limpieza de la superficie de sellado: Si la superficie de sellado presenta impurezas (como polvo o virutas metálicas), puede rayar el anillo de sellado durante la instalación o provocar una concentración de tensiones localizada, acelerando la pérdida de elasticidad.

Ejemplo: Si el sistema hidráulico no cambia el aceite hidráulico con regularidad, las impurezas presentes en el aceite pueden acelerar el desgaste del anillo de sellado, lo que provoca una pérdida de elasticidad.

6. Otros factores

1. Influencia de la radiación

Radiación de alta energía: como los rayos gamma, los rayos X, etc. La radiación de alta energía puede provocar la ruptura de las cadenas moleculares del caucho, lo que resulta en el endurecimiento del material y la pérdida de elasticidad.

Ejemplo: Si el anillo de sellado utilizado en una central nuclear se expone a la radiación durante mucho tiempo, puede fallar debido al envejecimiento por radiación.

2. Corrosión microbiana

Biodegradación: Ciertos microorganismos (como bacterias y hongos) pueden secretar enzimas o sustancias ácidas que degradan las cadenas moleculares del caucho, lo que provoca que el material se ablande y pierda elasticidad.

Ejemplo: Si el anillo de sellado utilizado en un equipo de tratamiento de aguas residuales no toma medidas para prevenir la entrada de microorganismos, puede fallar debido a la corrosión biológica.

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