Cuando una bota estándar no puede cumplir con todos los requisitos, como el espacio disponible, el recorrido, el diámetro de montaje o el entorno circundante, un fuelle de goma hecho a medida suele ser una buena opción.

A primera vista parece sencillo, pero dependiendo de cómo se muevan los pliegues, dónde se concentre la tensión y si los extremos permanecerán sellados en todo momento, la vida útil y el rendimiento variarán.

Funciones de un fuelle protector

El fuelle protector sirve como cubierta protectora para las piezas móviles.

En el caso de un vástago de cilindro, protegerá su superficie del polvo e impedirá que este penetre en los sellos. En una junta, puede ayudar a separar la grasa del entorno exterior.

Los fuelles de goma antipolvo no son sellos en sí mismos y no reemplazan los demás sellos internos. Su función principal es la de una capa protectora externa, y es posible que, incluso si algunas partes se contaminan, el sello en la varilla permanezca intacto siempre que funcione con su propia presión y movimiento.

Diseño basado en la envolvente de movimiento

Para empezar, es necesario conocer y especificar correctamente las longitudes de funcionamiento, como las longitudes instaladas y comprimidas, así como las extensiones mínimas y máximas.

Es principalmente debido a la consideración del recorrido del fuelle que el diseñador debe saber no solo cómo se debe plegar, sino también dónde se colocan los pliegues para que no entren en contacto con otras partes, especialmente en los extremos del movimiento.

Un diseño adecuado de los fuelles de sellado es aquel que garantiza que el movimiento de sellado no se vea interrumpido si el fuelle se deforma, por ejemplo, o si golpea algún equipo adyacente.

El desplazamiento radial, el movimiento angular y la rotación deben describirse en detalle para separarlos del movimiento axial del dispositivo que protegen los sellos y fuelles. Una pieza que fue concebida únicamente para el movimiento en línea recta podría tocar otras piezas móviles después de un tiempo si se desalinean.

Convolución‍‌‍‍‌ La geometría controla la deformación local

La geometría de las convoluciones, es decir, su número, el paso (la distancia entre ellas), la profundidad de los pliegues y el grosor de la pared, es lo que realmente define la distribución del movimiento en el fuelle.

Unas pocas convoluciones pueden provocar que un solo pliegue sufra un gran cambio de forma, mientras que los fuelles con muchas convoluciones pueden tener un problema de espacio insuficiente en la zona comprimida, lo que provoca el contacto entre pliegues.

Los fuelles de caucho moldeado también pueden tener bridas, labios, rebordes y ranuras en los extremos que facilitan la fijación. Si bien la integración puede reducir la cantidad de componentes separados, también vincula la función de sellado al tamaño moldeado. La posición de la abrazadera y el grado de compresión deben predefinirse, y el ensamblaje queda a criterio del operario.

La elección de materiales se adapta al medio ambiente.

En el caso de utilizar fuelles de goma, primero se debe elaborar una lista de exposición. El polvo puede ser extremadamente fino, abrasivo o una combinación de polvo y aceite. En instalaciones exteriores, se consideran el ozono, la luz solar, la lluvia y los ciclos de temperatura. Los agentes de limpieza en la fábrica pueden contener soluciones alcalinas o ácidas.

Los polímeros a base de caucho natural, como el NBR, suelen ser la opción preferida en zonas donde abundan los aceites y grasas minerales; sin embargo, para evaluar completamente su idoneidad, también deben tenerse en cuenta factores como la exposición a la intemperie y las bajas temperaturas. El EPDM es adecuado para exteriores, ambientes húmedos y entornos de limpieza; no obstante, estas son solo algunas de las propiedades en las que podría funcionar, especialmente frente a aceites derivados del petróleo, donde generalmente no es apropiado.

El FKM es conocido por su resistencia al calor y buena compatibilidad con aceites; sin embargo, su rendimiento a bajas temperaturas podría ser un problema. El caucho de silicona puede desempeñar una amplia gama de funciones, desde temperaturas muy frías hasta muy calientes, y también resiste la intemperie, aunque tiende a rasgarse y romperse con mayor facilidad, especialmente cuando se expone a polvo fino o a superficies de instalación irregulares. Es probable que el equilibrio varíe entre los distintos compuestos, por ejemplo, el CR. Siempre debe tenerse en cuenta que ninguna familia de cauchos en particular garantiza la idoneidad independientemente de su fórmula y las condiciones de exposición.

Estuche para equipo de polvo para alimentos públicos

ATP Group informó sobre la aplicación de un fuelle en una máquina automática dosificadora de polvos alimenticios. La máquina utilizaba ocho tolvas conectadas a una placa móvil. La conexión del componente de goma debía soportar el movimiento de aproximación y separación, así como la vibración derivada de la manipulación del contenido.

La longitud de carrera del fuelle especificada era de aproximadamente un milímetro. A pesar de este pequeño movimiento, el control del polvo y el mantenimiento de condiciones higiénicas eran de suma importancia. Si bien preocupaba la posible pérdida de polvo al entorno a través del embudo, el principal problema era evitar que la contaminación externa entrara en el conducto del polvo.

Este ejemplo demuestra que, solo con observar el tamaño del movimiento, no se puede determinar la dificultad del diseño. Un movimiento pequeño puede requerir que el material resista la fatiga, que el diseño no genere partículas de polvo, que el ensamblaje sea sencillo y que cuente con la documentación necesaria para su uso en alimentos. Los criterios de aceptación se establecen a lo largo de todo el proceso.

Ese fue un ejemplo proporcionado por el proveedor, que no se corresponde con nuestro caso. Se trata únicamente de un caso en el que el proveedor ha sido mencionado públicamente, y no de un resultado obtenido por Yida. Este ejemplo se proporciona solo para ilustrar un posible escenario en un entorno operativo industrial determinado, pero no puede garantizar el nivel de rendimiento ni el cumplimiento de las normas de otros fuelles. Por lo tanto, un nuevo diseño de fuelle aún requeriría proporcionar las especificaciones del material que documenten la compatibilidad del caucho con el polvo, la limpieza y las condiciones de movimiento, y someterse a las pruebas correspondientes.

Las clasificaciones de protección contra el polvo requieren un lenguaje cuidadoso.

La norma IEC 60529 define los grados de protección IP para envolventes eléctricas. Una indicación IP5X o IP6X se aplica a la configuración de la envolvente probada, incluyendo sus fuelles, juntas, fijaciones y demás aberturas. No debe asignarse a un componente de goma suelto de forma aislada.

Los fuelles de goma para protección contra el polvo pueden soportar el objetivo de la carcasa, pero el conjunto final debe probarse en las condiciones especificadas. La posición del fuelle, su recorrido, el trazado del cable y la compresión de montaje pueden alterar el resultado. Una prueba estática en una posición fija puede no reflejar la exposición al polvo durante el movimiento.

¿Qué pruebas de materiales pueden determinar?

La norma ASTM D624 mide la resistencia al desgarro bajo una configuración de prueba definida. El resultado puede ayudar a seleccionar compuestos donde existen preocupaciones sobre muescas o daños en los bordes, pero la norma establece que la relación con el servicio debe determinarse para cada aplicación específica.

La norma ASTM D573 evalúa el efecto del envejecimiento en aire a alta temperatura sobre las propiedades del caucho. Resulta útil para comparaciones en laboratorio, si bien ASTM indica que el resultado puede no correlacionarse exactamente con el rendimiento en servicio debido a la variabilidad de las condiciones de operación.

La norma ASTM D2000 proporciona un sistema para clasificar los materiales de caucho vulcanizado según su resistencia al envejecimiento térmico, hinchamiento por aceite y otros requisitos. Ayuda a definir las especificaciones del compuesto. No certifica la vida útil a la fatiga, el ajuste ni el comportamiento frente al polvo de un fuelle.

Estos métodos responden a preguntas sobre el material. Las pruebas de la pieza terminada deben responder a preguntas sobre el producto: ¿se puede instalar la pieza sin dañarla, moverla a través de toda la envoltura, permanecer fija y mantener la barrera de contaminación requerida después de ciclos repetidos?

Donde los fuelles suelen fallar

El contacto entre pliegues es un riesgo geométrico frecuente. Cuando las convoluciones rozan al comprimirse por completo, la superficie puede pulirse, calentarse y, finalmente, desgastarse. La contaminación atrapada entre los pliegues puede agravar la abrasión.

El desgarro suele comenzar en una transición abrupta, una zona delgada, la ubicación de la compuerta o un borde de montaje dañado. El estiramiento excesivo durante la instalación puede crear un pequeño corte que se agranda con el uso. Los datos de resistencia al desgarro no compensan el hecho de que la herramienta de montaje tenga una rebaba expuesta.

La separación de los extremos se produce cuando la carga de la abrazadera, la forma del reborde o la superficie de contacto no controlan el movimiento. El aceite debajo de una abrazadera puede reducir el agarre. Una abrazadera de manguera apretada a ojo también puede generar una presión desigual y dañar la goma.

Proceso de inspección parcial completado

La medición dimensional comienza en condiciones controladas. A continuación, verifique el diámetro para el montaje, la altura una vez instalado, los detalles de las características de la pared y las dimensiones críticas del plegado. Compruebe si hay rebabas, líneas de unión, daños o zonas delgadas que puedan provocar problemas de movimiento de la pieza.

Mueva la máquina en el factor de diseño y con un cierto desplazamiento mientras el circuito funciona a una temperatura que cumple con los estándares aceptados. Cuando sea seguro, se puede manipular polvo o contaminantes. Si la pieza es una protección del gabinete interno, mida la entrada de aire en el conjunto una vez colocado y verifique si se mueve a la velocidad de servicio.

Seleccione algunas muestras y expóngalas a aceite, productos de limpieza, refrigerante, ozono y otras condiciones químicas/ambientales detectadas durante la revisión de la aplicación. Las muestras de prueba permiten detectar cambios en el material. Las muestras ensambladas pueden mostrar los resultados de la hinchazón, la pérdida de sujeción y los cambios en el pliegue del sello.

Tras la prueba de plegado, analice las raíces y crestas de los pliegues, así como las transiciones. Tome nota de la abrasión, fractura, deformación por sobrecarga y suciedad encontrada en el interior de los pliegues. La aceptación del dispositivo debe quedar clara una vez realizada la prueba, incluyendo el número de ciclos, el grado de suciedad tolerable y la fuerza máxima, si la hubiera.

Los fuelles de goma personalizados deben reevaluarse si se modifica el material, las herramientas, el espesor de la pared o el sistema de montaje. La aprobación de la muestra confirma que la configuración probada es correcta. Sin embargo, no debe asumirse que una modificación posterior que afecte la tensión o la fijación también esté cubierta.

Contáctenos con la siguiente información.

Proporcione una lista de contaminantes internos y externos con detalles específicos sobre el polvo, el tipo de partícula, el tipo de aceite, el tipo de agua y los productos químicos de limpieza utilizados. Indique el rango de temperatura, si la pieza se utiliza en exteriores o no, el nivel de vacío o presión que se debe ejercer y si su dispositivo requiere una certificación especial de la autoridad alimentaria, si es un dispositivo eléctrico o si existe algún requisito de limpieza durante su funcionamiento.

Fuelles de goma moldeada: especifique el método de montaje y cómo se ensamblan las piezas. El ancho de las abrazaderas, la forma de la ranura y el acabado de la superficie de contacto, así como las herramientas de instalación que se utilizarán, pueden ayudar a determinar si los extremos permanecerán unidos.

Colaborando con la fábrica

Dalian Yida lleva muchos años fabricando productos de caucho de precisión, por lo que posee la experiencia y el conocimiento necesarios para producir piezas de caucho a medida según las especificaciones del cliente. En cuanto al sellado con fuelle, analizaremos la viabilidad de fabricación, los materiales, las dimensiones críticas y el método de prueba del prototipo en su aplicación real.

Es útil obtener un acuerdo sobre las limitaciones de movimiento y los criterios de aceptación antes del mecanizado, especialmente si permite analizar las geometrías de plegado, el montaje y los puntos de inspección. Si se dispone de datos sobre el servicio de un producto existente, como los daños que podría causar, su patrón puede servir de base para, en primer lugar, diseñar el análisis.

El fuelle debe permitir la libertad de movimiento de los componentes sin que la barrera se rompa en la dirección incorrecta. Por lo tanto, todo depende de la geometría, el material y la compatibilidad de los componentes a los que se somete la pieza tras realizar la prueba.

Por consiguiente, la elección del material de un fuelle de goma es solo una parte de un proceso de decisión más amplio y complejo. Sin embargo, una vez que Yida haya recibido detalles sobre el rango de movimiento, los contaminantes o una descripción del método de fijación, se puede realizar una revisión del diseño y un plan de muestreo para la pieza en cuestión como apoyo a las necesidades prácticas del diseño.