Juntas para Ejes Rotatorios - Cómo funcionan

Los retenes para ejes rotativos, también llamados retenes de aceite o simplemente retenes para ejes, se utilizan para cerrar y sellar el espacio entre los componentes estacionarios y los rotativos. Evitan las fugas de aceite y se aseguran de que no pasen contaminantes por la holgura. Existen diferentes tipos de retenes para una amplia gama de aplicaciones. Este artículo le dará una visión general de los retenes para ejes y le ayudará a elegir el más adecuado para su aplicación.

Índice de Contenidos

• Diseño de la junta del eje
• Tipos de juntas de eje
• Materiales
• Criterios de selección

Diseño de la junta del eje

En la figura 2 que aparece a continuación podemos ver que el diseño básico de un cierre de eje difiere en gran medida de las juntas tóricas normales. Consta de dos partes: un anillo metálico (B) en el interior que proporciona estabilidad y resistencia y la segunda, un labio de sellado (E), que crea un sello contra el eje. Según la aplicación, el revestimiento exterior (A) puede ser de goma o de metal. El área en contacto con el eje se mantiene lo más pequeña posible y en la mayoría de los casos se forma en forma de V (E). Esta forma de V es especialmente eficaz para reducir el calor generado por el sello al reducir el cizallamiento del lubricante y el contacto con las asperezas. La forma de V se sujeta con un resorte de liga (D) que aplica un sello radial contra el eje. Opcionalmente, se puede añadir un labio antipolvo (C) para proteger el borde de sellado bloqueando cualquier suciedad o polvo del exterior. Esto tiene la ventaja añadida de aumentar la vida útil del cierre del eje.

Tipos de juntas de eje

Las juntas de eje se fabrican según la norma DIN 3760. El exterior del cierre del eje puede ser de goma o de metal. Lo más habitual es utilizar una junta de eje de goma. Su ventaja es que no se oxidan, pueden sellar mucho mejor una carcasa ligeramente dañada y, cuando funcionan a altas temperaturas, el caucho se expande rápidamente asegurando un ajuste hermético. Un retén metálico suele ser más rentable. Sin embargo, hay que tener cuidado de que la junta, la carcasa y el eje tengan propiedades de dilatación térmica similares. Una expansión térmica diferencial excesiva puede ser la causa de las fugas cuando el sistema experimenta cambios de temperatura.

Existen tres tipos básicos de retenes con diferentes formas de construcción: A, B y C. Si el retén contiene un labio antipolvo, se añade una S. Si sella desde ambas direcciones para dos fluidos diferentes, se añade una "D". Una "O" en el tipo significa que no hay resorte de liga. En las figuras 3 a 7, el negro sólido es metálico y el dibujo a cuadros es de goma.

Tipo A/AS

El tipo A está hecho principalmente de caucho. Esto garantiza que no se produzcan fugas cuando las temperaturas cambian o cuando el orificio de la carcasa tiene un alto grado de rugosidad. El tipo AS tiene un labio antipolvo adicional para proteger el borde de sellado de la suciedad y el polvo del exterior.

Tipo B/BS

El tipo B tiene un exterior de metal. Para garantizar que no se produzcan fugas en el exterior, requieren tolerancias estrechas en el orificio de la carcasa. El tipo BS tiene un labio antipolvo adicional para proteger el borde de sellado de la suciedad y el polvo del exterior.

Tipo C/CS

El tipo C es similar al tipo B, pero con una tapa de refuerzo adicional. Esto hace que el cierre del eje sea adecuado para condiciones de funcionamiento duras. También es más común en los sellos de eje con un gran diámetro. El tipo CS tiene un labio antipolvo adicional para proteger el borde de sellado de la suciedad y el polvo del exterior.

Tipo AD/BD

Los tipos AD y BD tienen dos bordes de sellado, lo que permite separar dos fluidos entre sí. El tipo AD tiene un anillo de refuerzo metálico, cubierto de goma, mientras que el tipo BD tiene una cubierta metálica completa. El tipo AD tiene una excelente estanqueidad estática en el diámetro exterior debido a un mayor margen de ajuste a presión y es relativamente fácil de instalar. El tipo BD tiene un ajuste muy apretado y exacto en la carcasa debido al ajuste metálico a presión.

Tipo AO/BO

Los tipos AO y BO están diseñados sin el resorte radial que sujeta el borde del sello en el eje. Por lo tanto, se utilizan sobre todo en aplicaciones más pequeñas con rodamientos de agujas o cuando el tipo de lubricación es con grasa.

Materiales

Los dos materiales más comunes para las juntas de eje son NBR y FKM. Consulte nuestra tabla de compatibilidad química para asegurar la compatibilidad química.

• NBR: Este material suele ser la mejor opción para el uso general. Es resistente al aceite lubricante, al aceite hidráulico y al agua, y es adecuado para temperaturas entre -30°C y 100°C (-22° -212 °F). Sin embargo, no es resistente a los ácidos y disolventes. La velocidad máxima de funcionamiento (velocidad de la superficie del eje) de este material es de 12 m/s.
• FKM: Este material es la mejor opción para aplicaciones con altas temperaturas. Es adecuado para temperaturas entre -20 y 200°C (-4° - 392 °F). También es mucho más resistente a los ácidos y disolventes. La velocidad máxima de circulación de este material es de 38 m/s.

Para determinar qué material se adapta mejor a un sistema, se puede hacer un cálculo utilizando el siguiente diagrama.

Diagrama de selección de materiales

1. Con un diámetro de eje y una velocidad de giro conocidos:
   • Hay que determinar el punto de intersección de la línea vertical sobre el diámetro del eje correspondiente en [mm] en la base del diagrama con la línea diagonal de velocidad de giro adecuada que parte del borde derecho o superior del diagrama.
2. Con el diámetro del eje y la velocidad periférica establecidos:
   • Hay que determinar el punto de intersección de la línea vertical sobre el diámetro del eje correspondiente en [mm] en la base del diagrama con la línea horizontal adecuada que parte del borde izquierdo del diagrama a la velocidad periférica correspondiente en [m/s].

Por ejemplo:

• Diámetro del eje (d): 100mm
• Velocidad de rotación (n): 1500 1/min
• Velocidad periférica (v): desconocida m/s

Observando el gráfico basado en estas especificaciones, podemos ver que la velocidad periférica es de 7,9 m/s. También está en la sección de NBR del gráfico, lo que indica que éste debe ser el material seleccionado. Si el análisis está fuera del rango de NBR o FKM, se requiere un material especial para el cierre del eje. Si está en el límite, normalmente se utiliza FKM, ya que es de mayor calidad.

Nota: Sigue siendo importante mirar la compatibilidad química de cada material Para más información, lea nuestro artículo sobre la lubricación de rodamientos.

Criterios de selección

Los sellos de eje tienen los siguientes criterios a tener en cuenta a la hora de seleccionar el adecuado para su aplicación:

1. Dimensiones
   • Asegúrese de que la junta del eje sella correctamente contra el eje y la carcasa para llenar todo el espacio entre los componentes estacionarios y giratorios.
2. Lubricación
   • La elección de un tipo específico de junta depende en gran medida del tipo de medio utilizado para la lubricación.
   • Si la grasa es el único medio del sistema, bastará con una junta de eje de tipo AO o BO fabricada en NBR.
   • Si se utilizan ácidos o disolventes, se recomienda una junta de eje de tipo A/AS, AD/BD, B/BS, C/CS de FKM.
3. Temperatura de trabajo
   • Las juntas de tipo A deben utilizarse para aplicaciones que tengan cambios frecuentes de temperatura, ya que pueden expandirse/contraerse con el cambio de temperatura.
   • Si la temperatura de la aplicación es superior a 100°C (212°F), debe utilizarse FKM.
   • Si la temperatura oscila entre -20° y -30°C (-4 a -22°F) debe utilizarse NBR. Entre estos rangos, depende del tipo de medio.
4. Carga operativa
   • Si el eje está expuesto a muchas fuerzas irregulares, como en un camión todoterreno, se recomienda un retén de tipo C. Si la velocidad de funcionamiento del eje es superior a 14 m/s, debería adquirir un retén de FKM. Utilice nuestro diagrama de selección de materiales.
5. Medio ambiente
   • Si hay mucha suciedad o polvo en el entorno, se recomienda seleccionar un retén que tenga un labio antipolvo. Esto aumentará la vida útil de la junta del eje.