Cómo elegir los materiales para juntas rotativas (PTFE, NBR, FKM)

Cómo elegir los materiales para juntas rotativas (PTFE, NBR, FKM)

Por qué la elección del material es importante para los sellos rotativos

Los sellos rotativos mantienen los lubricantes dentro y los contaminantes fuera de los ejes y acoplamientos giratorios. Elegir el material incorrecto puede provocar fugas, desgaste acelerado, mayores costos de mantenimiento o fallas repentinas. Esta guía se centra en tres materiales de sellos rotativos de uso común: PTFE, NBR (caucho de nitrilo) y FKM (fluoroelastómero), y explica cuándo especificar cada material para obtener un rendimiento fiable de sus sellos rotativos.

Factores clave de rendimiento a la hora de seleccionar materiales para sellos rotativos

Antes de comparar materiales, identifique las exigencias operativas a las que se enfrentarán sus sellos rotativos. Los factores clave incluyen:

• Rango de temperatura (mín./máx. continua e intermitente)
• Compatibilidad química (fluidos hidráulicos, combustibles, disolventes, ozono)
• Velocidad superficial y fricción dinámica (SHP—dureza superficial y lubricación)
• Contaminación abrasiva y resistencia al desgaste
• Riesgo de presión y extrusión
• Requisitos de dureza y elasticidad para un sellado eficaz
• Espacio de instalación y geometría de ranura

Documente estos parámetros antes de contactar a un proveedor o solicitar juntas rotativas personalizadas. Esto le permitirá ajustar las propiedades del material a las necesidades reales en lugar de basarse en suposiciones.

Descripción general de PTFE, NBR y FKM para juntas rotativas

PTFE (Politetrafluoroetileno)

El PTFE es un termoplástico de baja fricción con excelente resistencia química y un amplio rango de temperaturas. Las variantes de PTFE con carga (bronce, carbono, MoS₂, vidrio) mejoran la resistencia al desgaste y la adaptabilidad en aplicaciones rotativas. El PTFE es ideal donde la baja fricción, el bajo desgaste y la amplia compatibilidad química son esenciales; por ejemplo, en juntas rotativas de alta velocidad o en presencia de fluidos agresivos.

NBR (caucho de nitrilo butadieno)

El NBR es un elastómero común para juntas, con buena resistencia a aceites derivados del petróleo y fluidos hidráulicos, buena elasticidad y una buena relación calidad-precio. El NBR funciona bien para juntas rotativas a temperaturas y presiones moderadas, pero su resistencia a aceites calientes, ozono y algunos disolventes es limitada en comparación con el FKM. El NBR se suele especificar para juntas rotativas de uso general donde el coste y la resistencia al aceite son factores primordiales.

FKM (fluoroelastómero)

El FKM ofrece una resistencia superior al calor y a los productos químicos en comparación con el NBR. Resiste numerosos fluidos hidráulicos, combustibles y productos químicos agresivos a altas temperaturas. El FKM suele tener una mayor dureza estática y una menor elasticidad que el NBR, por lo que resulta idóneo para aplicaciones rotativas de alta temperatura donde la compatibilidad del fluido es fundamental. El FKM es más caro, pero a menudo es necesario para garantizar la fiabilidad a largo plazo en condiciones extremas.

Tabla comparativa de materiales: PTFE vs NBR vs FKM

La tabla siguiente resume las propiedades típicas y las recomendaciones de aplicación comunes para cada material. Los rangos de propiedades pueden variar según la formulación y los rellenos; consulte las fichas técnicas de los materiales para obtener los valores de diseño finales.

Fuentes: Manual de juntas tóricas de Parker; base de datos de materiales MatWeb; guías de sellado de SKF (ver lista de fuentes al final).

Cómo elegir: un proceso de selección paso a paso para juntas rotativas

Utilice este flujo de decisiones para reducir las opciones de materiales y llegar a una selección práctica y fiable.

1. Defina las temperaturas de funcionamiento: Si las temperaturas continuas o máximas superan los 120 °C, es probable que el NBR no sea adecuado; considere el FKM o el PTFE.
2. Identifique los fluidos y productos químicos: Enumere todos los fluidos con los que el sello pueda entrar en contacto (lubricantes, agua, disolventes, combustibles). Utilice tablas de compatibilidad para descartar materiales incompatibles.
3. Evaluar la velocidad del eje y los límites de fricción: Para altas velocidades superficiales o donde un par bajo es esencial, el PTFE (relleno) suele ofrecer el mejor rendimiento.
4. Considere el desgaste y la contaminación: Para entornos abrasivos, puede ser necesario utilizar PTFE o FKM rellenos con diseños protectores (rascadores, anillos antipolvo).
5. Compruebe la geometría de la ranura y la separación de extrusión: los elastómeros como el NBR o el FKM toleran mejor la compresión radial; el PTFE a menudo necesita energizadores de resorte o perfiles específicos para mantener el contacto.
6. Estimación de la vida útil frente al coste: Equilibre el coste inicial de los materiales con el tiempo de inactividad y el coste de sustitución. En muchas aplicaciones, los materiales de mayor coste reducen el coste total del ciclo de vida.
7. Prototipo y prueba: Realizar pruebas de banco y de campo con los fluidos, temperaturas y velocidades previstos. Validar la tasa de fugas, el desgaste y la fricción en condiciones representativas.

Consideraciones de diseño para cada material en sellos rotativos

Guía específica para PTFE

Utilice PTFE con carga para juntas rotativas para mejorar la resistencia al desgaste y la conductividad térmica. El PTFE con carga de bronce y el PTFE con carga de carbono son opciones comunes.
- Debido a la baja elasticidad del PTFE, utilice diseños energizados por resorte o energizadores elastoméricos secundarios para mantener el contacto de sellado dentro de las tolerancias.
- Asegúrese de que el acabado superficial y la dureza del eje sean compatibles; el PTFE funciona mejor contra ejes rectificados y endurecidos con la lubricación adecuada.

Guía específica para NBR

- Seleccione la dureza correcta (Shore A) para lograr un equilibrio entre la precarga de sellado y el desgaste; los sellos rotativos típicos de NBR utilizan 70±5 Shore A, pero pueden variar.
- El NBR se beneficia de una lubricación adecuada; el funcionamiento en seco aumenta la fricción y el desgaste.
- Evite el NBR cuando se prevea la exposición a aceites a altas temperaturas, gases de combustión calientes o disolventes fuertes.

Orientación específica sobre FKM

- Elija grados de FKM formulados para su fluido de servicio; los fluoroelastómeros varían ampliamente en sus perfiles de resistencia química.
- Preste atención a la flexibilidad a bajas temperaturas; algunos compuestos de FKM se endurecen a bajas temperaturas y pueden presentar fugas al arrancar.
- El precio más elevado del FKM se justifica para juntas rotativas expuestas a altas temperaturas y productos químicos, donde la durabilidad es fundamental.

Pruebas y validación: garantizar que el material funcione en condiciones reales

Las pruebas de laboratorio deben simular ciclos de temperatura, velocidad del eje, exposición a fluidos, presión y contaminación. Las pruebas típicas incluyen:

• Pruebas de inmersión en fluido e hinchamiento para cuantificar el cambio dimensional
• Pruebas dinámicas de fugas bajo temperatura y presión
• Medición de fricción y par a velocidades de funcionamiento
• Pruebas de desgaste con contaminantes representativos

Utilice estos resultados de las pruebas para perfeccionar la calidad del material y la geometría del sellado. Los fabricantes que cuentan con equipos de prueba propios agilizan este proceso y reducen el riesgo de retrabajo.

Compensación entre coste y ciclo de vida para juntas rotativas

El costo de los materiales es solo un componente del costo total de propiedad. Considere lo siguiente:

• Costos por tiempo de inactividad para reemplazo o mantenimiento
• Consecuencias del fallo (ambientales, de seguridad, daños en los equipos)
• Compatibilidad con los intervalos de mantenimiento y las estrategias de repuestos del fabricante original

En aplicaciones críticas, invertir más en FKM o PTFE reforzado para evitar fallos inesperados suele reducir el coste total de propiedad.

Cómo Polypac apoya la selección y el suministro de sellos rotativos

Polypac es una empresa científica y técnicasello hidráulicoFabricante y proveedor de retenes de aceite especializado en la producción de retenes, el desarrollo de materiales de sellado y la fabricación a medida.soluciones de selladoPara condiciones de trabajo especiales. Fundada en 2008, Polypac comenzó fabricando juntas de PTFE con carga, incluyendo PTFE con carga de bronce, carbono, grafito, MoS2 y vidrio. Hoy en día, hemos ampliado nuestra línea de productos para incluir juntas tóricas fabricadas con diversos materiales como NBR, FKM, silicona, EPDM y FFKM.

La fábrica de juntas tóricas y anillos de goma personalizados de Polypac abarca una superficie de más de 10 000 metros cuadrados, con 8000 metros cuadrados de espacio de producción. Nuestros equipos de producción y pruebas se encuentran entre los más avanzados del sector. Como una de las mayores empresas de China dedicada a la producción y el desarrollo de juntas, mantenemos una comunicación y cooperación a largo plazo con numerosas universidades e instituciones de investigación, tanto nacionales como internacionales.

¿Por qué elegir Polypac para juntas rotativas?

Polypac combina experiencia en materiales, escala de fabricación y capacidades de prueba para ofrecer juntas rotativas fiables y soluciones de sellado personalizadas. Entre sus ventajas se incluyen:

• Experiencia en formulaciones de PTFE con carga para juntas rotativas de baja fricción y larga vida útil.
• Amplia gama de elastómeros (NBR, FKM, FFKM, silicona, EPDM) para compatibilidad con fluidos
• Equipos avanzados de producción y prueba para validar el rendimiento antes de la entrega
• Diseño de sellos personalizados y prototipado rápido para condiciones de trabajo especiales
• Fuertes vínculos de I+D con universidades e instituciones de investigación para mantener los materiales actualizados.

Productos de núcleo Polypac para sistemas de sellado rotativo

Polypac suministra una gama completa de componentes de sellado que dan soporte a sistemas rotativos fiables:

• Juntas tóricas
• Sellos de varilla
• Sellos de pistón
• Sellos de resorte de cara final
• Sellos raspadores
• Sellos rotativos
• Anillos de respaldo
• Anillos antipolvo

Cada línea de productos se beneficia de una selección de materiales a medida, un control de calidad y tolerancias de fabricación optimizadas para una larga vida útil.

Ejemplos prácticos: relacionar el material con la aplicación

Ejemplo 1: Rotor industrial de alta velocidad

Situación: Velocidad del eje >10 m/s, ambiente lubricado, temperatura ambiente hasta 120 °C.
Recomendación: Junta rotativa de PTFE con resorte para baja fricción y mínimo desgaste. Para una mayor durabilidad, considere PTFE con relleno de bronce o carbono.

Ejemplo 2: Motor hidráulico en equipos de construcción

Situación: Velocidad de eje moderada, exposición a aceite hidráulico y contaminantes externos, temperaturas de -20 °C a 100 °C.
Recomendación: Junta rotativa de NBR por su bajo costo y resistencia al aceite; agregar anillo antipolvo y anillo de respaldo para entornos abrasivos. Si se prevén temperaturas elevadas o fluidos agresivos, usar FKM.

Ejemplo 3: Bomba de combustible en automoción o aeroespacial

Situación: Exposición a combustibles y temperaturas elevadas.
Recomendación: Junta rotativa FKM para resistencia química y a la temperatura; asegúrese de que sea de grado para bajas temperaturas si se requieren arranques en frío.

Consejos de instalación y mantenimiento para prolongar la vida útil de los sellos rotativos

• Inspeccione el acabado y la dureza del eje; repárelo o aplique un cromado duro si es necesario.
• Respete las dimensiones y tolerancias correctas de la prensaestopas para el material seleccionado.
• Aplique un lubricante de montaje compatible; evite los lubricantes a base de petróleo con elastómeros incompatibles.
• Controle las condiciones de funcionamiento: los picos de temperatura o la presencia de fluidos inesperados pueden indicar una incompatibilidad incipiente.
• Guarde las juntas de repuesto en un lugar de almacenamiento controlado (evite la exposición al ozono y las altas temperaturas).

Preguntas frecuentes sobre sellos rotativos y selección de materiales

P: ¿Puede el PTFE sustituir al NBR en todas las aplicaciones de juntas rotativas?

R: No. El PTFE ofrece baja fricción y resistencia química, pero carece de elasticidad. Para juntas rotativas sencillas y económicas en temperaturas moderadas con necesidades de sellado flexibles, el NBR puede ser preferible. El PTFE es la mejor opción cuando la baja fricción, los fluidos agresivos o las altas velocidades son factores clave.

P: ¿Cómo puedo saber si debo elegir FKM en lugar de NBR?

R: Elija FKM cuando las temperaturas de funcionamiento superen regularmente los ~120 °C o cuando esté expuesto a productos químicos y combustibles agresivos. El FKM es más caro, pero dura más en estas condiciones.

P: ¿Qué es el PTFE relleno y para qué se utiliza?

A: El PTFE reforzado contiene aditivos como bronce, carbono, grafito, MoS2 o vidrio para mejorar la resistencia al desgaste, reducir la deformación plástica en frío y modificar la fricción. Los rellenos permiten que el PTFE tenga un mejor desempeño en aplicaciones rotativas dinámicas.

P: ¿Debo utilizar siempre un sello rotatorio de PTFE accionado por resorte?

R: No siempre, pero los resortes energizantes compensan la baja elasticidad del PTFE y mantienen el contacto incluso con tolerancias variables. En muchas aplicaciones rotativas, un diseño de PTFE con resorte energizante mejora la fiabilidad del sellado.

P: ¿Qué importancia tiene el acabado superficial del eje?

A: Muy importante. Los acabados duros y lisos (rectificados o pulidos, normalmente Ra 0,2–0,8 µm según el material) reducen el desgaste y las fugas. Los ejes más blandos o rugosos aumentan el desgaste de la junta; el acabado superficial debe coincidir con el material de la junta.

Contáctanos / Ver productos

Si necesita ayuda para seleccionar o adquirir sellos rotativos, póngase en contacto con Polypac para obtener asesoramiento técnico, pruebas de muestras o un presupuesto. Visite nuestro catálogo de productos para ver juntas tóricas, sellos de vástago, sellos de pistón y caras frontales.Sellos de resorteSellos rascadores, sellos rotativos, anillos de respaldo y anillos antipolvo. Para sellos rotativos personalizados y desarrollo de materiales, solicite una consulta y proporcione sus parámetros operativos para obtener recomendaciones de prototipos rápidos.

Fuentes y referencias

• Manual de juntas tóricas Parker (propiedades generales y guía de compatibilidad)
• Base de datos de propiedades de materiales MatWeb (rangos típicos de PTFE, NBR y FKM)
• Guías de soluciones de sellado SKF (mejores prácticas para sellos rotativos y recomendaciones para el acabado de ejes)
• Registros internos de productos y pruebas de Polypac (historial completo de desarrollo y capacidades de producción de PTFE)