¿Cuál es la tolerancia del eje para los sellos mecánicos?

La tolerancia del eje es un factor crítico para el correcto funcionamiento y la longevidad de los sellos mecánicos. Para garantizar la tolerancia correcta del eje, es necesario tener en cuenta diversos aspectos, como los valores típicos, las normas, el acabado de la superficie, los materiales, la alineación y los tipos de ajuste.

En este artículo se profundizará en los conceptos clave relacionados con la tolerancia del eje para sellos mecánicos. Se explorarán los estándares de la industria, los factores que afectan la tolerancia y las diferencias entre los ajustes de holgura y de interferencia, proporcionando una guía completa para los profesionales que trabajan con estos componentes.

¿Qué son las tolerancias de los ejes?

Las tolerancias de los ejes se refieren a las variaciones permitidas en las dimensiones de un eje, en particular su diámetro. Estas tolerancias dimensionales son esenciales para garantizar un ajuste, un funcionamiento y un rendimiento adecuados de los ejes. sellos mecánicos y otros componentes que interactúan con el eje.

Las tolerancias se expresan normalmente como un rango, como +/- 0,001 pulgadas o +/- 0,025 mm, que indica la desviación aceptable del diámetro nominal o ideal del eje. Las tolerancias más estrictas dan como resultado ajustes más precisos entre el eje y los componentes acoplados, mientras que las tolerancias más flexibles permiten una mayor variabilidad.

Valores y estándares típicos

Nota: Estos valores son sólo de referencia y pueden variar dependiendo de estándares y aplicaciones específicas.

¿Qué es el acabado superficial?

El acabado superficial, también conocido como rugosidad superficial, se refiere a las características de la textura de la superficie del eje. Es una medida de las irregularidades microscópicas, crestas y valles en la superficie del eje.

El acabado superficial se cuantifica mediante diversos parámetros, como Ra (rugosidad media aritmética), Rz (altura máxima media del perfil) y Rmax (profundidad máxima de rugosidad individual). Estos parámetros se expresan normalmente en micrómetros (μm) o micropulgadas (μin).

El acabado superficial requerido para un eje depende de la aplicación específica y del tipo de sello mecánico que se utilice. En general, los acabados superficiales más lisos son deseables para aplicaciones que involucran sellos mecánicos, ya que promueven un mejor rendimiento de sellado y reducen el desgaste de los componentes de sellado.

Los valores habituales de acabado superficial para ejes utilizados con sellos mecánicos varían de 0,4 a 0,8 μm Ra (16 a 32 μin Ra). Sin embargo, algunas aplicaciones pueden requerir acabados incluso más suaves, como 0,2 μm Ra (8 μin Ra) o mejores, para garantizar un rendimiento de sellado óptimo y una mayor durabilidad.

Para lograr el acabado superficial deseado es necesario aplicar procesos adecuados en la fabricación de ejes, como torneado, rectificado o pulido, y cumplir con los requisitos de acabado superficial especificados durante las inspecciones de control de calidad.

Factores que afectan la tolerancia del eje

Material

El material del eje afecta directamente la tolerancia alcanzable. Los distintos materiales tienen diferentes propiedades de maquinabilidad, coeficientes de expansión térmica y dureza. Por ejemplo, los ejes de acero inoxidable se pueden mecanizar con tolerancias más estrictas en comparación con los ejes de plástico debido a su mayor estabilidad dimensional y menor expansión térmica.

La elección del material también afecta la resistencia del eje al desgaste, la corrosión y la deformación bajo carga. Estos factores deben tenerse en cuenta al especificar las tolerancias del eje para garantizar el funcionamiento adecuado y la longevidad del sello mecánico.

Alineación y descentramiento de ejes

La desalineación o el descentramiento excesivo pueden provocar un desgaste desigual en el eje y en las caras del sello, lo que lleva a una falla prematura.

La alineación del eje se refiere a la concentricidad entre el eje y la cámara del sello. Garantiza que el eje esté correctamente centrado dentro del sello, lo que minimiza las cargas radiales en las caras del sello. La alineación adecuada se logra generalmente mediante prácticas precisas de mecanizado e instalación.

Por otro lado, el descentramiento se refiere a la desviación del eje de su verdadera línea central durante la rotación. Un descentramiento excesivo puede provocar que las caras del sello oscilen, lo que genera un mayor desgaste y fugas. El descentramiento se puede minimizar asegurando la rectitud y el equilibrio adecuados del eje y los cojinetes de apoyo.

Tipos de ajustes

El ajuste entre el eje y los componentes del sello mecánico es otro factor crítico para mantener la tolerancia deseada del eje. Los dos tipos principales de ajuste son los ajustes con holgura y los ajustes con interferencia.

Ajustes de liquidación

Los ajustes con holgura permiten dejar un pequeño espacio entre el eje y el componente acoplado, como el casquillo o el manguito de sellado. Este tipo de ajuste se adapta a pequeñas irregularidades del eje y a la expansión térmica sin inducir una tensión excesiva en los componentes.

Los ajustes con holgura se suelen especificar cuando se requiere un montaje y desmontaje sencillos o cuando los componentes del eje y del sello están fabricados con materiales con diferentes índices de expansión térmica. Sin embargo, una holgura excesiva puede provocar movimiento del sello y fugas.

Ajustes de interferencia

Los ajustes por interferencia, también conocidos como ajustes a presión, implican un componente de acoplamiento ligeramente más grande que el diámetro del eje. Esto crea una conexión firme basada en la fricción entre el eje y el componente.

Los ajustes por interferencia se utilizan cuando se requiere una conexión rígida y sin movimiento entre el eje y los componentes del sello. Este tipo de ajuste minimiza el movimiento relativo y garantiza la concentricidad entre las piezas.

Sin embargo, los ajustes por interferencia pueden generar tensiones elevadas en los componentes y pueden requerir procedimientos especiales de instalación y extracción. La cantidad de interferencia debe calcularse cuidadosamente en función de los materiales, las temperaturas y las condiciones de funcionamiento para evitar daños en los componentes del eje o del sello.