Diseño de envolventes estancas robustas para electrónica: Guía completa

Mientras el agua es vida, tenerla cerca de algunos productos, especialmente productos electrónicos, es algo que los fabricantes detestan. El entorno inmediato de muchos productos demanda que los productos tengan robustez y capacidad estanca. Por tanto, ves a fabricantes usar diseños de envolventes estancas en su proceso de fabricación.

El diseño de envolvente estanca viene con entender muchas cosas. Como profano o principiante en este sector, deberías saber sobre los sistemas de clasificación, cómo hacer una envolvente estanca y los materiales necesarios. Por tanto, este artículo introduciría los factores mencionados anteriormente. Deberías continuar leyendo para familiarizarte con cómo funciona el sistema de clasificación, diseño de sello de cierre estanco y cómo hacer un sello hermético.

¿Cómo se divide el grado de estanqueidad?

El sistema de clasificación es un término que califica muchos productos electrónicos basados en su robustez. Relacionado con este material, es ideal dividirlos basados en su capacidad estanca. Sin el sistema de clasificación, usar propiedades de robustez y estancidad es un simple término de marketing. Por ejemplo, es imposible saber hasta qué punto un producto puede resistir agua cuando se sumerge. Sin embargo, con un sistema de clasificación, puedes saber sobre el alcance de tales propiedades. Los dos sistemas de clasificación populares que discutiremos son los sistemas de clasificación IP y NEMA.

Sistema de clasificación IP

La gente que usa productos electrónicos estaría familiarizada con el sistema de clasificación IP. Es altamente posible haber visto una inscripción en su dispositivo con IPxx. Esta inscripción es lo que los fabricantes usan para juzgar si un diseño de sello de agua de producto electrónico es efectivo y el alcance de su efectividad.

La clasificación IP significa clasificaciones de Protección de Ingreso (IP), y del ejemplo anterior, tiene dos letras, "IP" y dos dígitos, ej. IP67. El primer número muestra protección contra objetos físicos como polvo y suciedad. El segundo número muestra protección contra entorno líquido.

Cuanto mayor sea la clasificación IP, mejor el diseño de sellado. Por ejemplo, un producto con clasificación IP32 tiene menor protección comparado con el mismo producto con clasificación IP67.

Sistema de clasificación NEMA

NEMA es un acrónimo de Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos, y su sistema de clasificación también muestra cuán protegido está un producto. A diferencia del sistema IP de clasificación, el sistema de clasificación NEMA es mayormente para productos industriales. El sistema de clasificación IP estima la protección que un producto tiene de agua y parámetros físicos como agua y polvo. Sin embargo, el sistema de clasificación NEMA va un poco más allá ya que trata con exposición a parámetros como hielo, corrosivos, aceite.

Antes de usar el sistema de clasificación NEMA, deberías saber lo siguiente:

• Si el producto es de interior o exterior
• Exposición a elementos
• Si será rociado con manguera
• Si hay posibilidad de exposición a agentes corrosivos, aceite y refrigerante

El sistema de clasificación NEMA puede ser en términos de uso interior y exterior. Para uso interior, tenemos una clasificación de 1-13, que muestra un aumento en el grado de protección contra polvo y choque eléctrico, es decir, cuanto más alto vayas, mejor la protección. Para uso exterior, tenemos NEMA 3, 3R y 3S. NEMA 4 se usa para productos usados bajo condiciones como agua a alta presión.

Diseño de sello de envolvente estanca

Usar un diseño de sello de agua viene con entender las diversas formas de hacer las cosas. A continuación hay algunas formas en que puedes hacer un sello hermético.

Juntas tóricas (O-rings)

Las juntas tóricas son importantes en diseño de sello de agua y también para reparar cosas. Son muy populares, lo que muestra que son ampliamente usadas. Tienen una forma pero vienen en diferentes tamaños. Una junta tórica tiene dos números que muestran su diámetro interior y exterior. Las juntas tóricas son fáciles de instalar, y vienen en dos tipos: Juntas tóricas estáticas y Juntas tóricas dinámicas.

· Juntas tóricas estáticas

Si tu diseño de sello de agua es para productos circulares, usar una junta tórica estática es ideal. Las juntas tóricas estáticas son sellos que las partes del gland de acoplamiento no se mueven relativamente una a otra. Por tanto, no hay movimiento en la superficie de sellado.

· Dinámicas

Las juntas tóricas dinámicas, a diferencia de los tipos estáticos, se mueven concerniente a sus partes de gland de acoplamiento. Por tanto, el material necesita más lubricación. Los materiales también deben ser más duros que los materiales usados para fabricar juntas tóricas estáticas.

• Diferencias principales entre juntas tóricas estáticas y dinámicas

Entender el uso de anillos de sello estáticos o dinámicos viene con conocer sus diferencias. A continuación se muestran las diferencias principales que te ayudan a hacer un sello hermético al usar los dos sellos.

• Porque la junta tórica dinámica se mueve constantemente, los materiales usados en la fabricación deben ser más duros.
• El gland de junta tórica dinámica debe tener un acabado de superficie que no tenga propiedades abrasivas. Si tienen una superficie abrasiva, puede llevar al desarrollo de desgaste. Esto es, sin embargo, irrelevante en junta tórica estática ya que no se mueve.
• Las juntas tóricas dinámicas necesitan más mantenimiento que las estáticas.
• Aunque los dos sellos necesitan lubricación, las juntas tóricas dinámicas deberían ser más lubricadas.

Junta (Gasket)

Una junta como sellante es un pegamento adhesivo, pasta o spray usado en mantener uniones mecánicas juntas. Puede usarse junto con o sin otros tipos de sellantes, y con o sin, reduce la tendencia de fallo mecánico cuando las piezas rozan juntas.

Una junta es ideal para sellos cara a cara complejos involucrando múltiples cavidades. Esta es un área donde sobresalen más que las juntas tóricas. Sin embargo, debes considerar factores como compresión, espesor y tolerancias de las uniones a acoplar para usarlas. Generalmente, las juntas son personalizadas. Por tanto, no tienes que preocuparte por cálculos constantes.

Botón

Los botones se usan en almohadillas direccionales, gatillos, interruptores de panel, y son sellantes ideales para aquellos que se preocupan por la interfaz. También son baratos y fáciles.

Dependiendo de para qué vayan a ser usados, los botones pueden ser hechos de diferentes materiales. Por ejemplo, para diseño de botón estanco de baja presión, botones de goma moldeada se usan como sellante. Sin embargo, para diseño de botón estanco de servicio pesado, el botón puede ser hecho de materiales más duros.

Hay muchos diseños de botones estancos, y usualmente se trabajan con juntas tóricas dinámicas. Sin embargo, sería mejor usarlos con precaución ya que muchos sellos pueden llevar a fallo de sello.

Selección de materiales

Conocer y seleccionar los materiales correctos viene con entender los factores necesarios que deberías considerar antes de seleccionar los materiales correctos. Esto será en dos secciones. Una será sobre los factores que ayudan la selección, mientras que la otra será sobre los materiales comunes que puedes usar.

Factores a considerar en selección de materiales

• Etapa de desarrollo

La etapa de desarrollo determina el material que estás usando. Por ejemplo, durante la etapa de desarrollo de prototipo, un material de bajo nivel que es barato se usa para obtener el ajuste, función y estética correctos. Por tanto, no te preocuparías por la efectividad del sello de agua, y conocerás el error fácilmente. Luego puedes usar los materiales originales cuando termines.

• Guía de uso y diseño

La guía de diseño que usas en la fabricación del producto decide el tipo de materiales que eliges. Por ejemplo, diseño de envolvente de producto de alta presión requiere mecanizado CNC para controlar la calidad de superficie.

• Durabilidad y entorno

La durabilidad tiene una relación con el entorno en que el material será usado. Para entornos que requieren alta durabilidad, se deberían usar materiales metálicos de envolvente estanca. La selección de materiales también depende de si los materiales serán usados en exterior o interior.

Materiales comunes usados para envolvente estanca

Basado en los factores explicados arriba, los dos tipos principales de materiales usados en diseño de envolvente de producto son plásticos y metales.

Plásticos

Los plásticos son una opción más versátil como materiales de envolvente ya que tienen pocos requisitos. También son resistentes a la corrosión y se usan donde los materiales metálicos pueden ser problemáticos. Sin embargo, no son muy fuertes cuando se comparan con envolventes metálicas.

Metales

Los materiales metálicos comunes de envolvente estanca son acero, aluminio y acero inoxidable.

• Acero

El material de acero se usa cuando hay menor tendencia a tener corrosión. En condiciones donde hay alta posibilidad de corrosión, el acero no es ideal ya que se vuelve más susceptible a la condición cuando la superficie se daña. El acero también es fuerte y robusto. Por tanto, es ideal para hacer envolventes resistentes a rayones o manchado de propiedades de superficie.

• Aluminio

El aluminio es una mejor envolvente para aquellos que buscan estabilidad en agua salada. Es resistente a la corrosión y tiene mejores atributos físicos. Por ejemplo, tiene peso ligero. Sin embargo, no es ideal para entornos que contienen álcalis fuertes ya que reacciona fácilmente con ellos.

• Acero inoxidable

El acero inoxidable es ideal para la misma situación vista en acero. Sin embargo, es mejor adecuado para entornos con alta posibilidad de corrosión, como agua salada. Son la envolvente estanca más duradera, lo que es evidente ya que pueden durar más que otros materiales.

Consejos

El diseño de sellado de agua, aunque es un proceso de alto rendimiento, tiene la simplicidad como su regla de oro. Esto es muy importante, especialmente si eres nuevo en sellado. A continuación hay algunos consejos que pueden ayudarte a simplificar tu diseño:

Es malo sellar algo completamente

Aunque puedas querer sellar un producto completamente, deberías saber que esta es una mala idea. El sellado completo de productos remueve la forma por la cual el vapor de aire puede entrar y salir. Por tanto, hay una alta tendencia para que el producto explote debido a cambio de presión de aire.

Aprovecha las formas circulares

Los círculos son la abertura más fácil con la que puedes trabajar. La razón es que hay muchas envolventes estancas que puedes usar. Estas envolventes son fáciles de usar, populares y baratas. Por ejemplo, puedes usar juntas tóricas estándar y sellos radiales robustos para obtener una fuerza de sellado uniforme.

Cuando sea posible, evita sellado complejo

A menos que sea necesario, deberías evitar sellos complejos. Sería mejor asegurar que los componentes que necesitan sellado no sean más de tres. La razón es que cuanto mayor el número de piezas que necesitas sellar, más difícil es lograr sellado uniforme.

Las juntas necesitan soportes

Si estás usando una junta independiente, necesitas soportarla en todos los lados. Si no haces esto, puedes tener fallo de sello debido a que la junta se escapa al salir de la zona de pellizco.

Conclusión

Los diseños de sello de envolvente estanca son necesarios para personas que necesitan productos con propiedad estanca. Al leer este artículo, tendrás una comprensión básica del sistema de clasificación, diseño de sello de agua y cómo hacer un sello hermético. Con este conocimiento, puedes hacer tu producto estanco. Sin embargo, para obtener el mejor resultado a bajo precio, deberías utilizar nuestros servicios. Sube archivos para obtener una cotización instantánea para tu diseño, y consulta con nuestro equipo de soporte para asesoramiento de fabricación. Contacto email: support@rapiddirect.com

Preguntas frecuentes

¿Cómo se hace una envolvente estanca?

Hay muchas formas en que puedes hacer una envolvente estanca. Puedes hacer uso de envolventes como juntas tóricas y juntas. También puedes hacer uso de sobremoldeo o moldeo por inyección. Sin embargo, hay veces que podrías necesitar usar los dos.

¿Qué clasificación IP es a prueba de intemperie?

Las clasificaciones IP consideradas estancas y usadas generalmente son IP65, IP66 e IP67. A prueba de intemperie significa que estás protegiendo contra alto contenido de humedad y elementos físicos. Por tanto, necesitas una clasificación IP con el valor numérico más alto.