Dimensionamiento de los alojamientos

La estanqueidad con O-Ring se basa en la interacción entre un anillo de material elástico y que puede ceder, y superficies indeformables que lo comprimen. El alojamiento que alberga el O-Ring es parte integrante del sistema de estanqueidad y sus características tiene una gran influencia sobre la eficiencia del sistema. El acabado superficial del alojamiento del O-Ring y de todas las superficies que estén en contacto con él es un factor importante para la capacidad de estanqueidad y para la duración de su vida. La calidad de una superficie depende del tipo de elaboración y del grado de acabado con el cual se ha realizado. Los sistemas con estanqueidad dinámica deben presentar niveles de precisión y acabado mayores respecto a los de estanqueidad estática ya que el frotamiento entre las partes acelera la degradación del O-Ring. La observación de un perfil real muestra la presencia de dos tipos diferentes de imperfecciones superficiales: tenemos una imperfección "ondulatoria" (figura 4.1 – curva a) ligada a la imprecisión de los órganos mecánicos de trabajo, y una imperfección definida como "rugosidad" (figura 4.1 – curva b) causada por las herramientas que intervienen en contacto directo con la superficie. La superficie en contacto con el O-Ring presenta pues irregularidades dadas por la suma de las imperfecciones antes descritas (figura 4.1 – curva c).

Nuestra experiencia en el campo de los O-Ring nos ha conducido a localizar los parámetros de elaboración que se recomiendan para garantizar buenas prestaciones de estanqueidad y de duración suficiente. En los párrafos siguientes indicamos las tablas en las que están indicados los valores de tolerancia recomendada para limitar el efecto negativo de las ondulaciones y los valores máximos de la rugosidad Ra, en aplicaciones de estanqueidad estática y estanqueidad dinámica recomendados para las superficies de estanqueidad y para las de apoyo. El parámetro Ra indica la rugosidad y se obtiene como valor medio de rugosidad, considerando su valor absoluto, a lo largo de un tramo de longitud definida L (figura 4.2). En la práctica la normativa de referencia fija los valores del tramo de medida L sobre la base de las dimensiones de la pieza y mide su rugosidad media Ra de la manera siguiente:

Ra = (1 / L) x %∫ y dx

Donde y es medida perpendicularmente al perfil medio de la superficie en el tramo de longitud L.

En realidad, el valor de Ra puede no ser indicativo de la calidad de estanqueidad ya que representa la rugosidad a través de una media de valores absolutos, conduciendo a resultados iguales también en los casos en los que el efecto final puede ser muy diferente. De hecho, en la figura 4.3 y en la figura 4.4 están representadas dos superficies que presentan el mismo valor calculado de Ra, pero para la estanqueidad el comportamiento puede ser muy diferente. Por ello al indicar los valores de ra hemos impuesto como discriminante un valor de superficie por lo menos igual al 50% de la superficie teórica.

Como última consideración sobre la rugosidad, podemos añadir que la presencia de rugosidades como las de la figura 4.3, puede tener un efecto benéfico en caso de estanqueidad dinámica, porque mantiene una cierta cantidad de fluido que puede hacer un papel de lubricante disminuyendo el roce entre el O-Ring y las superficies.