Guía de materiales para sellos de raspadores: PTFE, poliuretano y caucho

Elegir el material adecuado para el sello del rascador es fundamental para la fiabilidad de la máquina, el control de la contaminación y la vida útil. Esta guía compara el PTFE, el poliuretano (PU) y el caucho (elastómeros) para sellos de rascador utilizados en vástagos, pistones y carcasas. Explica el comportamiento del material bajo abrasión, exposición química, temperatura y condiciones dinámicas, proporciona una matriz de selección práctica y consejos de prueba e instalación, e incluye recomendaciones prácticas y las capacidades de los proveedores para soluciones de sellado personalizadas.

Por qué es importante la selección de materiales para los sellos rascadores

Funciones principales y modos de falla de los sellos rascadores

Los sellos rascadores (anillos antipolvo, limpiadores) están diseñados para eliminar contaminantes (suciedad, agua y partículas abrasivas) de una varilla o eje antes de que los sellos del lado del fluido queden expuestos. Reducen el desgaste por penetración, previenen la contaminación por fluidos y mejoran la vida útil del sistema. Los modos de fallo más comunes son el desgaste por abrasión, el corte de partículas duras, el ataque químico, la deformación permanente por compresión y la pérdida de elasticidad, lo que provoca fugas o mayor fricción.

Parámetros clave de rendimiento a tener en cuenta

Al seleccionar el material del sello del rascador, considere: resistencia a la abrasión, elasticidad/recuperación, coeficiente de fricción (que afecta la fuerza de accionamiento), deformación permanente por compresión y fluencia a largo plazo, compatibilidad química con fluidos de proceso y contaminantes, y rango de temperatura de operación. Para decisiones de campo, debe sopesar el costo inicial frente a la vida útil esperada y la frecuencia de mantenimiento.

Análisis material por material: PTFE, poliuretano, caucho

PTFE (politetrafluoroetileno): baja fricción, alta resistencia química

El PTFE es apreciado por su inercia química y su coeficiente de fricción extremadamente bajo. Para sellos de rascadores, se utilizan PTFE y variantes de PTFE con relleno (de carbono, bronce o vidrio) cuando hay ataque químico o rangos de temperatura muy amplios. El PTFE ofrece un buen rendimiento con productos químicos agresivos y en entornos criogénicos y de alta temperatura (hasta ~260 °C; véasePTFE — Wikipedia).

Limitaciones: El PTFE puro presenta baja recuperación elástica y tendencia a la fluencia en frío bajo cargas estáticas, por lo que se utiliza a menudo en aplicaciones de raspadores dinámicos en geometrías de ingeniería o como material de relleno. Los rellenos aumentan la resistencia al desgaste y reducen la fluencia, pero pueden incrementar la fricción y el coste.

Poliuretano (PU): la mejor resistencia a la abrasión de su clase

Los poliuretanos termoplásticos o termoestables se utilizan ampliamente para sellos de rascadores donde la abrasión mecánica causada por arenilla y partículas es la principal amenaza. El PU ofrece una excelente resistencia al desgarro y al corte, alta capacidad de carga y buena elasticidad, lo que ayuda a mantener el contacto con la varilla en diversas condiciones. Los rangos típicos de temperatura de servicio varían según la formulación (comúnmente entre -40 °C y +80 °C, con grados especiales que se extienden a temperaturas superiores); véasePoliuretano — Wikipedia.

Las limitaciones incluyen la vulnerabilidad a ciertas sustancias químicas (oxidantes fuertes, algunos hidrocarburos o cetonas) y la hidrólisis en grados no estables a la hidrólisis. La selección adecuada del grado es esencial en entornos húmedos o con presencia de sustancias químicas.

Caucho (elastómeros): versátil y rentable

Los elastómeros como el caucho de nitrilo (NBR), EPDM, FKM (Viton) y la silicona son comunes en las juntas de los rascadores. Combinan buena elasticidad, resistencia moderada a la abrasión y bajo costo. El nitrilo (NBR) es común en sistemas que utilizan aceite y ofrece un rango de temperatura razonable y resistencia al aceite.Caucho de nitrilo — Wikipedia).

Limitaciones: cada elastómero tiene rangos químicos y de temperatura específicos. Por ejemplo, el EPDM es excelente para agua/vapor, pero deficiente para aceites de petróleo; el FKM resiste el calor y muchos aceites, pero es caro. En condiciones de abrasión intensa, el caucho puede desgastarse más rápido que el PU.

Comparación de rendimiento: datos en paralelo y tabla de selección

La siguiente tabla resume las diferencias prácticas para el uso de sellos rascadores. Los valores y las evaluaciones cualitativas son típicos para los grados comerciales comunes; las propiedades exactas dependen de la formulación y los rellenos. Para conocer las normas sobre dimensiones y pruebas de juntas tóricas y sellos, consulte la guía ISO (p. ej.,Serie ISO 3601 para juntas tóricas y sellos elastoméricos).

Fuentes: resúmenes de materiales y propiedades de referencias establecidas comoPTFE — Wikipedia,Poliuretano — Wikipedia, yCaucho de nitrilo — Wikipedia. Para conocer los estándares dimensionales y de prueba, consulte la documentación ISO, como la serie ISO 3601 (ISO).

Cómo leer la tabla para tomar decisiones en el mundo real

- Si predominan la exposición a sustancias químicas y los extremos de temperatura, elija PTFE (PTFE relleno para sellos raspadores con desgaste crítico).
- Si la contaminación abrasiva por suciedad, arena o partículas metálicas es el problema principal, el PU suele ser el mejor equilibrio entre resistencia a la abrasión y elasticidad.
- Si el costo y el rendimiento general son prioridades y los contaminantes son moderados, un elastómero (NBR o EPDM) puede ser apropiado.

Recomendaciones específicas para cada aplicación, sugerencias de prueba e instalación

Sellos rascadores para cilindros hidráulicos (rascadores de varilla/limpiaparabrisas)

Práctica recomendada: utilice un raspador de PU de alta abrasión o una combinación de limpiadores: un raspador de PU principal seguido de un labio de elastómero secundario para garantizar el contacto de sellado. Para cilindros expuestos a productos químicos o temperaturas extremas (p. ej., para la dosificación de productos químicos en alta mar), considere el uso de limpiadores de PTFE rellenos para evitar la degradación.

Pruebas y calificación que debes ejecutar

Antes de la implementación completa, especifique o realice: pruebas de desgaste dinámico con una granalla representativa (las pruebas de abrasión tipo ASTM D4040 son útiles para elastómeros), pruebas de remojo químico en fluidos representativos (evaluación de la hinchazón y los cambios de dureza) y ciclos de temperatura. Siempre que sea posible, solicite las fichas técnicas del proveedor para los grados de PTFE rellenos e informes de pruebas de terceros. Para obtener referencias dimensionales y de rendimiento, consulte normas como la serie ISO para sellos elastoméricos y los métodos de prueba ASTM pertinentes.ISO).

Consejos de instalación y diseño para prolongar la vida útil del raspador

• Asegúrese de que la geometría de la ranura y la precarga axial sean correctas para que el labio raspador mantenga el contacto sin un arrastre excesivo.
• Evite los bordes afilados en las varillas: púlalas hasta el acabado de superficie recomendado (normalmente Ra 0,2–0,8 µm para muchos sellos) para reducir los cortes y el desgaste.
• Considere diseños compuestos: respaldo de PTFE con un labio de sellado suave o cuerpo de PU con insertos de desgaste reemplazables.
• Al seleccionar un durómetro para elastómeros/PU, considere la resistencia a la abrasión (más duro) y el contacto de sellado (más blando). Los durómetros típicos de PU para raspadores son de 70 a 95 Shore A, según la aplicación.

Análisis de costes del ciclo de vida y asesoramiento en materia de adquisiciones

Comparación del costo inicial vs el costo del servicio a largo plazo

Costo inicial del material: PTFE (más alto) > PU (medio) > caucho (más bajo). Sin embargo, en condiciones abrasivas con tiempos de inactividad elevados, un raspador de PU o PTFE relleno de mayor costo suele reducir el costo total del ciclo de vida debido a intervalos de servicio mucho más largos y a la reducción de daños secundarios en los sellos. Solicite datos del ciclo de vida del proveedor o estudios de caso de campo al especificar los materiales.

Señales de calidad que debe comprobar un proveedor

Solicite a los posibles proveedores: certificados de materiales (calidad de la materia prima y rellenos), tolerancias dimensionales, informes de medición de dureza/durómetro y datos de pruebas de desgaste en laboratorio o en campo. El cumplimiento de las normas de la industria y las colaboraciones en I+D con universidades u organismos de prueba son un sólido indicador de capacidad técnica.

Ejemplo de lenguaje de especificación para adquisiciones

Ejemplo: Suministro de sellos rascadores para cilindros hidráulicos con vástago de 50 mm; material: poliuretano (85 Shore A) con formulación estable a la hidrólisis; temperatura de servicio prevista: -20 °C a +80 °C; resistencia a la abrasión ≥ X ciclos según ASTM D5963 o equivalente; tolerancia dimensional ±0,1 mm. Adapte el método de prueba a la norma de su sector; los proveedores deben confirmar la equivalencia.

Polypac: capacidades técnicas y oferta de productos

Polypac es un fabricante científico-técnico de sellos hidráulicos y proveedor de sellos de aceite, especializado en la producción de sellos, el desarrollo de materiales de sellado y soluciones de sellado personalizadas para condiciones de trabajo especiales. Fundada en 2008, Polypac comenzó fabricando sellos de PTFE rellenos, incluyendo PTFE con relleno de bronce, PTFE con relleno de carbono, PTFE con grafito, PTFE con relleno de MoS₂ y PTFE con relleno de vidrio. Actualmente, la empresa ha ampliado su línea de productos para incluir juntas tóricas de NBR, FKM, silicona, EPDM y FFKM.

Fábrica y capacidades: La fábrica de anillos de caucho y juntas tóricas personalizadas de Polypac abarca una superficie de más de 10.000 metros cuadrados, con una superficie de 8.000 metros cuadrados. Sus equipos de producción y pruebas se encuentran entre los más avanzados del sector. Como una de las empresas más grandes de China dedicada a la producción y el desarrollo de sellos, Polypac mantiene una larga colaboración con universidades e instituciones de investigación nacionales e internacionales.

Fortalezas competitivas y diferenciadores:

• I+D de materiales: experiencia con formulaciones de PTFE rellenas que equilibran la resistencia al desgaste y el rendimiento de fluencia.
• Producción a gran escala con pruebas modernas: control de tolerancia repetible y trazabilidad del material.
• Soluciones personalizadas: optimización de geometría y compuestos para sellos rascadores en aplicaciones de abrasión intensa, exposición química o temperaturas extremas.

Principales productos relevantes para la selección de sellos de rascador: Juntas tóricas, sellos de vástago, sellos de pistón, sellos de resorte de cara final, sellos de rascador, sellos rotativos, anillos de respaldo y anillos antipolvo. Para proyectos que requieren datos de desgaste específicos o materiales personalizados, Polypac puede proporcionar informes de pruebas, muestras y desarrollo colaborativo.

FAQ — Preguntas frecuentes

1. ¿Qué material es mejor para los sellos de los raspadores en equipos hidráulicos polvorientos ubicados al aire libre?

El poliuretano suele ser la mejor opción debido a su superior resistencia a la abrasión y al desgarro, combinada con una buena elasticidad. Para exposición a productos químicos o cambios bruscos de temperatura, considere una solución de PTFE relleno o un diseño compuesto (PU + elastómero), según sus prioridades.

2. ¿Pueden los sellos rascadores de PTFE reemplazar los limpiadores de elastómero en los cilindros hidráulicos?

Sí, en aplicaciones con alta exposición a sustancias químicas o altas temperaturas, donde los elastómeros se degradarían. Sin embargo, el PTFE puro presenta baja elasticidad; se recomienda el uso de PTFE relleno o perfiles de ingeniería para mantener el rendimiento de limpieza/contacto.

3. ¿Cómo puedo probar los candidatos a sello raspador antes de la instalación?

Realice pruebas de abrasión con contaminantes representativos, pruebas de remojo químico en los medios que el sello estará expuesto y ciclos de temperatura. Solicite hojas de datos de materiales, gráficos de desgaste de laboratorio y, si es posible, muestras de pruebas de campo para su validación.

4. ¿Qué mecanizado/acabado de superficie de varilla se recomienda para los sellos rascadores?

Un acabado superficial liso y sin daños reduce el desgaste. Para muchos sellos de rascadores, se acepta un Ra de varilla entre 0,2 y 0,8 µm; elimine las aristas vivas y las rebabas. El cromado duro o la nitruración mejoran la resistencia al desgaste de las varillas en entornos abrasivos.

5. ¿Con qué frecuencia se deben inspeccionar o reemplazar los sellos del raspador?

La frecuencia de inspección depende del servicio y los niveles de contaminación. Para servicio abrasivo intensivo, inspeccione en cada intervalo de mantenimiento mayor (por ejemplo, mensual o trimestral). Reemplace cuando observe desgaste visible del labio, grietas o pérdida de la función de limpieza. Un programa de mantenimiento predictivo basado en datos de vida útil en campo es ideal.

6. ¿Existen diseños de raspadores compuestos que combinen los beneficios de los materiales?

Sí. Los diseños compuestos típicos utilizan un soporte rígido o de baja fluencia (PTFE relleno) con un labio de elastómero o PU más blando para combinar resistencia química con un buen contacto de sellado y resistencia a la abrasión. Estos diseños son comunes en aplicaciones hidráulicas especializadas.

Contacto/Solicitud: Para una selección de materiales a medida, datos de pruebas, muestras o sellos de raspador personalizados, contacte con el equipo técnico de ventas de Polypac para revisar las condiciones de su aplicación (rango de temperatura, contaminantes, fluidos, geometría del vástago y vida útil estimada). Consulte los detalles del producto y solicite un presupuesto para juntas tóricas, sellos de vástago, sellos de pistón, sellos de resorte de cara final, sellos de raspador, sellos rotativos, anillos de respaldo y anillos antipolvo.

Lecturas adicionales y normas: Propiedades del PTFE (Wikipedia), Descripción general del poliuretano (Wikipedia), caucho de nitrilo (Wikipedia) y las normas de sello ISO (por ejemplo,ISO 3601).