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Adhesivos - Monografía



 
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Polímeros. Moléculas adhesivas. Adhesión. Tratamientos mecánicos. Roscas. Montajes roscados. Juntas. Sellado. Impregnación. Unión con adhesivo



DEFINICIÓN :



Es un material capaz de mantener unidos dos materiales sólidos proporcionando la fuerza de atracción física necesaria entre las dos superficies.
El material al cual se adhiere el adhesivo se denomina sustrato o adherente.

COMPOSICION :



La naturaleza exacta de las composiciones no es difundida por los fabricantes, pero la siguiente composici ón es típica de muchos adhesivos:

a)     POLÍMERO :

Forma la masa del adhesivo y contribuye a su resistencia en las 3 dimensiones.

B)     SOLVENTE :

Debe estar presente para llevar el adhesivo al estado líquido.

C)     CARGAS :

Se agregan para reducir costos o mejorar ciertas propiedades como la fluidéz o la resistencia al despegue.

D)     ADHESIVADORES :

Sustancias que contribuyen al pegado mientras el adhesivo está todavía húmedo o sin curar.

E)     PLASTIFICANTES :

Ablandan la película final del adhesivo e imparten flexibilidad.

F)     ADITIVOS VARIOS :

Como,  retardadores de inflamación, estabilizadores de luz, colorantes y los agentes de control de viscosidad, son los casos mas típicos.


MOLECULAS ADHESIVAS :



Los adhesivos comerciales son una mezcla compleja de moléculas a causa de los compuestos que se le agregan (COMPONENTES) . Las moléculas viscosas que atraen y realmente tienen las sup. unidas son polímeros orgánicos. Las moléculas de éstos (polimeros) contienen carbono e hidrógeno y también átomos de oxígeno, nitrógeno, silicio, cloro, etc.

Los átomos de una molécula adhesiva pueden estar unidos de diferentes maneras, pero la mayoría tienen en común las sig. características :

1. átomos ligados por electrones compartidos, ésto es una unión covalente ;  y entonces el adhesivo tiene limitada estabilidad al calentamiento y usualmente no son hidrosolubles (hay muy pocos) un caso tipico son las colas vinílicas.
2.     son polímeros, moléculas muy extensas, conteniendo miles de átomos. Las moléculas de los adhesivos pueden tener un ordenamiento lineal de átomos o pueden ser polímeros ramificados.
Los electrones compartidos son libres de moverse entre los átomos que los unen  y se suspenden en este volumen por la atracción que el núcleo atómico positivo ejerce sobre ellos. Como las moléculas están cargadas electronicamente los adhesivos se adhieren a las superficies y a sí mismo. La constante fluctuación de centros positivos y negativos en una molécula indica que la carga neta en la molécula es cero. Habrá siempre atracción entre moléculas, sin embargo, internamente cargas desiguales pueden alinearse en las cercanías de las moléculas ; la atracción resultante de esta distribución despareja de electrones es llamada fuerza de Van der Waals. Estas fuerzas se aplican tanto a las superficies adherentes (fuerzas de adhesión) como a las moléculas adyacentes (fuerzas de cohesión). El rango de éstas fuerzas es considerablemente más bajo si el material adhesivo no está en contacto íntimo con las zonas a unir, debido  a la rugosidad superficial de las sup. tratadas mecánicamente que siempre existe. Este es el motivo por el que el adhesivo ha de penetrar totalmente en la rugosidad superficial y mojar  toda la superficie. La resistencia de la fuerza adhesiva depende, por esta causa, del grado de mojado (para lograr el máximo intercambio intermolecular) y, por otro lado de la capacidad adhesiva de la superficie.

Mojabilidad (o humectación):

El término se refiere al recubrimiento de adhesivo en íntimo contacto con la superficie. Al fluir el adhesivo y encontrar un valle éste fluirá dentro del valle (buen mojado)  o hará un puente sobre éste (mal mojado). Los adhesivos que tienen altas fuerzas atractivas para sí mismos, serán mas viscosos y tienden a formar puente sobre los valles teniéndose como resultado una menor área de contacto entre el adhesivo y el sustrato, reduciéndose la resistencia del pegado.
Un problema especial se presenta cuando el adhesivo es aplicado disuelto en solvente ; el solvente puede fluir dentro de la sup. del valle mas rapidamente que el adhesivo, por lo cual resulta que el adhesivo se mantiene flotando sobre la capa de solvente. Cuando el adhesivo es curado el solvente se pierde por evaporación y produce un vacío entre el adhesivo y el sustrato.

Los procesos de limpieza se pueden evaluar con el “ensayo de rotura de gotas de agua” : al aplicar varias gotas de agua sobre una sup. limpiada de forma inadecuada, la forma esférica de la gota se mantiene bastante, pero si el agua se extiende, el mojado es satisfactorio (la cara de unión está suficientemente limpia).
Sin embargo la variación en la dureza del agua afecta a la tensión superficial y entonces no se obtienen ensayos confiables. Para estos casos hay  líquidos comparables disponibles con tensiones superficiales definidas.


Resumiendo : CONDICIONES GENERALES PARA UNA BUENA ADHESIÓN



- El adhesivo en estado liquido debe tener  menos  tensión superficial que el sustrato.
- El sustrato debe ser suficientemente rugoso, las asperezas superficiales deben ser del orden del micrómetro.
- La viscosidad y condiciones de aplicación del adhesivo deberían ser tales que las asperezas del sustrato sean mojadas completamente.
- Si se espera un medio agresivo, debe garantizarse la capacidad de enlaces covalentes ya que estos contribuyen a  la estabilidad de los átomos combinados.

CLASIFICACION :



Según Rquerimientos de uso :

Adhesivos Estructurales :

aquellos que deben soportar una carga mayor que el peso del adherente. Ej. : secciones de las alas de aviones, partes de carrocerías básicas de automotores.

Adhesivos de sostén :

deben soportar solamente el peso de los adherentes. Ej. : adhesivos para azulejos, etc.

Adhesivos selladores :

prevenir el pasaje de fluidos a travéz de una junta. Ej. : selladores para juntas de carrocerías, para parabrisas, etc.

Según Estabilidad al calor

:

Adhesivos termoplasticos :

aquellos que se ablandan y fluyen cuando son calentados, y solidifican al enfriarse.

Adhesivos termoendurecibles :

no se ablandan cuando son calentados, peden carbonizarse si son calentados a temperaturas elevadas pero no fluyen.

Según la Composición Química :



Fuentes animales :

incluyen varios tipos de colas (de proteinas animales : utilizadas por muchísimo tiempo para el encolado de objetos de madera, obtenidas de cueros y huesos) y colas de caseína (proteínas de la leche : prácticamente insolubles en agua, se usan en el pegado de paquetes de cigarrillos y cintas de papel, etiquetas resistentes a la humedad e industria del embalaje.)

Fuentes vegetales :

incluyen los adhesivos basados en almidones (hidratos de carbono : con agua caliente forma el engrudo) o dextrina (despolimerización del almidón): el maíz es la mayor fuente de adhesivos a base de hidratos de carbono, utilizados en la manufactura de cartones corrugados, acanalados y otros productos del papel, tienen pobre cohesividad y pobre resistencia al agua. También las gomas naturales y los adhesivos asfálticos.
Sintéticos : basados en materiales desarrollados por la industria química.

Según los Métodos de curado :



Por SOLIDIFICACIÓN (selladores base cera o paradina)
Por EVAPORACIÓN DE SOLVENTE (cementos base goma y las colas blancas)
Por REACCIÓN QUÍMICA : La mayoría de estos adhesivos son polímeros reactivos que pasan del estado liquido al sólido mediante diversas reacciones de polimerización.

Clasificación:


1.    REACCIÓN ANAEROBICA
2.    EXPOSICIÓN A LA LUZ ULTRAVIOLETA
3.    REACCIÓN ANIONICA (cianoacrilatos)
4.    SISTEMAS DE ACTIVACIÓN (acrílicos modificados)
5.    CURADO HÚMEDO (siliconas, uretanos)

1- ADHESIVOS CURADOS POR REACCIÓN ANAEROBICA



Son materiales monocomponentes que curan a temperatura ambiente. El componente que inicia el proceso de curado permanece inactivo en presencia de oxigeno; si se priva a este componente del oxigeno atmosférico el curado se produce muy rápidamente.
Cuando se elimina el oxigeno se producen radicales libres bajo el efecto de iones metálicos. Estos radicales libres son los que inician el proceso de polimerización. Los anaeróbicos también pueden curar por acción del calor.

Materiales activos

: Acero, Latón, Bronce, Cobre, Aluminio Comercial, Fundición.

Materiales pasivos o inactivos :

Aceros de alta aleación, Acero inoxidable, Aluminio Puro, Níquel, Plata, Oro, Plásticos, Revestimientos anodicos.

PROPIEDADES DE LOS ANAEROBICOS



- Muy alta resistencia al cizallamiento.
- Buena resistencia a la temperatura (-55 C/ 230 C)
- Curado rápido.
- Fácil de dosificar.
- No necesita  un acabado superficial demasiado bueno. Rugosidad entre 8 y 40 micrómetros.
- Poseen también buen efecto sellador y alta resistencia química.
- Buena resistencia a la vibración.
- Buena resistencia a cargas dinámicas.

2- ADHESIVOS CURADOS POR LUZ ULTRAVIOLETA


El tiempo de curado de estos adhesivos depende de la intensidad y longitud de onda la luz U.V.
La polimerización iniciada por este método requiere la coordinación entre el adhesivo usado y la fuente de radiación.
Los procesos de curado por U.V. se dividen en tres tipos :

a.- CURADO EN PROFUNDIDAD



Cuando las capas de adhesivo son demasiado profundas se deben adecuar los sistemas emisores de radiación para asegurar el curado total.
Los mejores resultados se obtienen con emisión de luz de alta intensidad en la banda de longitudes de onda entre 300 y 400 nanometros.

b.- CURADO SUPERFICIAL



En la superficie del adhesivo, el contacto de este con el oxigeno inhibe la reacción de curado.
Para evitar este problema las fuentes de U.V. deben producir alta intensidad para longitudes de onda menores de 300 nanometros.

c.- CURADO POR MECANISMOS SECUNDARIOS.



Cuando la radiación U.V. no alcanza todos los puntos mojados por el producto.
La polimerización se completa por diversos sistemas :- anaerobico- calor- activadores- humedad ambiental- oxigeno atmosférico.


PROPIEDADES DEL CURADO POR LUZ  U.V.


- Alta resistencia
- Alta capacidad de relleno de holgura
- Tiempos de curado cortos
- Buena capacidad de dosificación con sistemas automáticos.


3- ADHESIVOS CURADOS POR REACCIÓN ANIONICA (CIANOCRILATOS)



Polimerizan al contacto con superficies ligeramente alcalinas (PH > 7) ; generalmente la humedad del ambiente y sobre la superficie de unión es suficiente para iniciar el curado.
Los mejores resultados se obtienen cuando los valores de humedad relativa esta entre el 40   y 60  .
Las superficies ácidas pueden retrasar e incluso impedir el curado.
La mejor unión se logra cuando se aplica solo la cantidad de adhesivo necesaria para llenar la holgura de la unión.


PROPIEDADES DEL CURADO POR REACCIÓN ANIONICA



- Alta resistencia al cizallamiento y a la tracción.
- Muy alta velocidad de curado
- Consumo mínimo de adhesivo.
- Se pueden unir casi todos los materiales.
- Dosificación simple.
- Buena resistencia al envejecimiento.
- Efecto sellador simultáneo.

PRETRATAMIENTO DE LAS SUPERFICIES A UNIR



La resistencia de la unión esta determinada en gran medida por la adhesión entre las superficies a unir y el adhesivo, y ésta es mas fuerte cuanto mas limpias estén las superficies.

La adhesión se mejora :
- quitando películas superficiales no deseables, desengrasando o con abrasión mecánica, y si es necesario,
- construyendo una nueva superficie activa revistiéndola con imprimaciones.

1- PRETRATAMIENTOS QUIMICOS:



La eliminación completa de grasas, aceites, polvo y otras suciedades es llevada a cabo por la acción de solventes que se evaporan sin dejar residuos.

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Si se usan baños desengrasantes especiales para series productivas largas, es aconsejable limpiar previamente las superficies para no contaminar el baño. Los sistemas de desengrases por vapor se usan frecuenemente. En este caso el solvente se calienta hasta su punto de ebullición y se evapora. Cuando los sustratos frios se ponen en contacto con el limpiador evaporado, el limpiador se condensa sobre los sustratos. El líquido formado elimina las partículas que quedan de suciedad y grasa.
Cuando se limpia con solventes, se puede ayudar el  proceso químico de desengrasado frotando con un trapo de limpieza o cepillando y así obteniendo un mejor resultado. En el caso de fundición gris y dúctil es necesario una limpieza adicional de tipo mecánica para eliminar el grafito de las áreas superficiales.

2-     PRETRATAMIENTOS  MECÁNICOS:



Las sup. Metálicas sucias están cubiertas frecuentemente con un revestimiento óxido  que no se puedeeliminar con el desengrasado. El granallado es muy eficaz cuando se trata de grandes superficies pero no deben usarse partículas demasiado grandes. El lijado tambien logra una buena rugosidad superficial.
Después del granallado, lijado, cepillado, etc., las piezas se han de desengrasar para eliminar todas las partículas residuales .
Si se han de unir plásticos o piezas de caucho se ha de eliminar en forma mecánica la capa superficial o capa de vulcanizado, la que generalmente contiene agentes desmoldantes.
Para plásticos han demostrado ser efectivos los abrasivos como el hierro colado o el óxido de aluminio

3-     PRETRATAMIENTO DE IONIZACION DE LA SUPERFICIE :



Se usan los sig. procesos
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UNION CON ADHESIVOS



Los métodos de montajes más importantes son:

1- Mecánicos- con tornillos, pernos y remaches
2- Térmicos - con soldadura.
3- Químicos - con adhesivos.

1. Montajes mecánicos :

El tornillo es el montaje ideal cuando se requiere un desmontaje frecuente y fácil. Los agujeros para colocar tornillos y remaches debilitan la pieza. Se producen puntas de tensión cerca de los agujeros taladrados. Esto puede llevar a una fatiga prematura del material.

2. Montajes térmicos :

La soldadura sólo se puede usar en materiales homogéneos. El desmontaje es muy difícil, la alta temperatura causa tensiones que pueden provocar el fallo y también pueden dañar la estructura metálica de las piezas que afectan la resistencia a la fatiga bajo cargas dinámicas.

3.     Montajes con Adhesivos tienen estas ventajas:



- Distribución uniforme de la tensión. El adhesivo distribuye la carga en el área, en lugar de concentrarla en un punto, con lo que se consigue una distribución más uniforme de las tensiones. Se eliminan las puntas de tensión en los agujeros taladrados.
- La unión es más resistente  a las tensiones de flexión y fatiga por vibración. Esto se debe a que los adhesivos son ligeramente flexibles, y pueden absorver nergía vibratoria más efectivamente que los sujetadores y soldaduras.
- No se produce una distorsión del sustrato. Se pueden montar con facilidad sustratos con diferentes masas y dimensiones.
- Combinación de materiales distintos, para que se use de manera más adecuada, las propiedades de cada uno.
- Los adhesivos también actuán como selladores, sellan los montajes atornillados, remachados, aumentando la resistencia, además no hay casi límites para el diseño de contornos.
- Aislamiento. Se pueden unir metales con propiedades electroquímicas distintas. Se evita la corrosión y la erosión por fricción.
- Se minimiza la corrosión. A causa de que el adhesivo es un aislador no conductivo.
- Ahorro de Peso.
- Une superficies con formas irregulares más fácilmente que como lo haría una sujeción mecánica
- Reducción del número de componentes. Son superfluos los pasadores, los tornillos, los remaches, las abrazaderas, etc.
- Mejora el aspecto del producto. Porque las uniones adhesivas son más lisas y después de la unión no se ven las juntas.

Entre las limitaciones se incluye:

- El tiempo de curado. Muchos adhesivos requieren varios minutos para alcanzar la fuerza necesaria de unión, y varias horas para desarrollar una total resistencia, y algunas operaciones de montaje no aceptan estta limitación de tiempo.
- La necesidad de preparar la superficie. Esto contribuye al costo total de la operación y puede causar problemas de control de calidad.
- Si es necesario un desmontaje eventual éste se podrá realizar, pero luego se deberán preparar nuevamente los adherentes.
- Las uniones no son igualmente fuertes en todas direcciones. Son más fuertes en compresión, tracción y esfuerzos cortantes, pero más débiles a las fuerzas de clivaje (despegue) y pelado (desprendimiento).
- Límites de temperatura. Muchos pierden rápidamente resistencia pasando 150ºC. Aunque se han desarrollado de mayor resistencia a la temp. a  veces son mas caros y requieren de un control más cuidadoso.

FIJACIÓN DE ROSCAS



POR QUÉ FALLAN LOS MONTAJES ROSCADOS.



Las dos causas principales de fallo de un montaje roscado son:
- la relajación de la tensión y
- el autoaflojamiento.

Relajación:

Cambio permanente en la longitud axial del tornillo. Esto reduce la tensión del tornillo y la fuerza de sujeción. Los cambios permanentes en la longitud pueden ser producidos por:

- Asentamiento -

Las caras rugosas de las piezas contiguas (ej. tuercas, arandelas) se vuelven más finas bajo la presión ejercida por el tornillo.

- Deformación progresiva -

La presión superficial en la cara de apoyo del tornillo o de la tuerca, excede la resistencia a la compresión del material de la pieza tensionada.

Autoaflojamiento:

Cuando se producen movimientos de desplazamiento entre las sup. en contacto (vibraciones). Estos mov. eliminan el efecto de autobloqueo de la rosca.

Para estos problemas existen varias soluciones,  tales como: diferentes tipos de arandelas (dentada -dentada pre moldeada -grower -etc.), tuercas (castillo -con arandela pre moldeada -inserto de nylón -etc.), tornillos -bulones (autodeformantes -parches -etc.).
Todas son soluciones que “agregan costos”.
También se hace un apriete excesivo para “ajustar  bien”, generando tensiones entre los elementos, en algunos casos hasta roturas,  retorques continuos, supervisiones continuas del ajuste, etc.

Al aplicar adhesivo se elimina el grado de libertad de los movimientos laterales debido al hecho de que se llenan completamente las holguras, y al mismo tiempo, se aumenta la fricción de la rosca por la conexión interfacial después de que el adhesivo ha curado.

FIJADORES DE ROSCAS. ADHESIVOS.



El adhesivo llenan completamente las holguras microscópicas entre las roscas. Curan convirtiéndose en un sólido tenaz cuando entran en contacto con metal en ausencia de aire (anaeróbicos). El adhesivo crea una conexión interfacial fijándose a la rugosidad superficial para evitar cualquier movimiento de las roscas. De esta forma se soluciona el problema donde se origina: en las roscas. Por esto los fijadores de rosca se encuentran entre los medios más efectivos para bloquear elementos roscados.
Es importante que se moje toda la longitud de la rosca y que no haya impedimentos para el  curado del adhesivo (algunos aceites o sistemas de limpieza pueden impedir o incluso evitar completamente que los adhesivos curen por reacción anaeróbica).
El adhesivo líquido se puede aplicar a mano o con ayuda de dispositivos especiales de dosificación. Un mojado adecuado de la rosca depende de los siguientes parámetros: el tamaño de la rosca, la viscosidad del adhesivo y la geometría de las piezas. Si las piezas son de grandes dimensiones, mojar ambas partes proporciona la fiabilidad necesaria para la aplicación adecuada del adhesivo. Con roscas de agujero ciego es esencial que el adhesivo se aplique en el fondo del agujero roscado, pues el aire que se encuentra dentro del agujero ciego puede arrastrar el producto de la rosca del bulón hacia afuera, proporcinando trabamiento sólo de algunos filetes de rosca. La cantidad ha de ser tal que, después del montaje, el adhesivo desplazado pueda llenar toda la longitud de la rosca

Recién aplicadas las trabas anaeróbicas son líquidas, ofreciendo una lubricación adicional para el montaje, se amolda a las superficies expulsando el aire, transformándose el líquido en un sólido provocando un contacto del 100% entre las superficies.
Así la traba anaeróbica (traba química) ofrece un par de desmontaje mayor que el que puede originar cualquier proceso de fijación mecánica, una vez que la traba ha polimerizado (curado - endurecido).
Una vez que todos los espacios vacíos son rellenados por un producto sólido, o sea que las piezas roscadas se transforman en un “conjunto sólido”, los efectos causados por las vibraciones, ocacionando aflojamientos, no van a ocurrir.


REVESTIMIENTO DE TORNILLOS PREAPLICADOS.



Si no se desea una aplicación manual del adhesivo en una línea de montaje continua, o si no se pueden usar las unidades dosificadoras, los tornillos con adhesivos preaplicados son una alternativa. Se aplican  a las roscas microcápsulas que contienen un ingrediente activo, como un revestimiento de película seca de adhesivo. Cuando se monta el tornillo, las cápsulas se rompen provocando la reacción química (que proporciona la resistencia de fijación). Se evita el autoaflojamiento del tornillo.
Los tornillos preaplicados se tratan y alacenan como material a granel normal. Este sistema de revestimiento usa agua (en la mayoría de los casos) como agente portador, sin riesgos para el usuario.
La cantidad de adhesivo dosificado para el revestimiento es muy homogénea, debido a las constantes comprobaciones de calidad que realizan compañías especializadas en revestimientos.
Normalmente el equipo de montaje existente se puede adaptar para usar tornillos preaplicados sin cambios en las herramientas.

APLICACIÓN DEL ADHESIVO.



La aplicación a una de las sup. es suficiente para conseguir el efecto de bloqueo de los fijadores de roscas. Cuando se aplica por gotas sobre las roscas, se ha de aplicar suficiente adhesivo para que se distribuya uniformemente sobre varios filetes cundo se inserta el tornillo o perno. Los fijadores de rosca se pueden aplicar tanto a roscas macho como hembra. El factor que importa es que el espacio interior se llene completamente.

En función del grado de automatización deseado, se pueden usar los sistemas de aplicación manuales o automáticos.

SELECCIÓN DE PRODUCTOS PARA FIJACIÓN DE ROSCAS.



Para usar las tablas de selección de fijadores de roscas es necesaria la siguiente información:

- Temperatura - se debe conocer la temperatura de funcionamiento continuo;
- Tamaño de la rosca - es necesario para determinar la viscosidad;
- Factores ambientales importantes - se deben considerar los factores químicos y ambientales;
- Resistencia - se debe realizar una elección entre las resistencias: “se puede desmontar usando herramientas normales” o “difícil de desmontar”, dependiendo de las condiciones de uso;
- Material - se debe conocer para determinar si se necesita imprimación para el curado. El material afecta la velocidad de curado.

JUNTAS



Las juntas selladoras evitan el escape de líquidos o gases al formar barreras impermeables entre las bridas acopladas.

El sellado de fluidos pede ser estático o dinámico, dependiendo de si las piezas se mueven o no entre sí. Las bridas se clasifican como sistemas estáticos aunque se “mueven” debido a la vibración, cambios de temperatura y/o presión, choque, impacto, etc.

Existen tres tipos de Juntas selladoras de bridas:
- Juntas de compresión convencionales de corcho, papel, caucho, metal, y de otros materiales sin amianto;
- Juntas de compresión liquidas “curadas in situ” (CIS); y en segundos con luz ultravioleta antes del montaje.
- Juntas selladoras liquidas “formadas in situ” (FIS) curadas después del montaje.

Las juntas selladoras FIS de siliconas son muy apropiadas para uniones de baja presión con un gran potencial de relleno de holgura; las juntas anaeróbicas FIS sellan uniones de alta presión cuando ambas superficies son rígidas. Los materiales anaeróbicos se usan generalmente en uniones rígidas o duras como las de aluminio o hierro fundido. Las aplicaciones típicas incluyen bombas, motores y transmisiones. Estas uniones generalmente tienen poco movimiento en comparación con una unión que use una cubierta de acero estampado o moldeada en plástico. Las velocidades de curado a temperatura ambiente van desde unos pocos minutos a varias horas. Las juntas anaeróbicas curadas presentan una excelente resistencia a los disolventes: combustibles con base de petróleo, aceites lubricantes, mezclas agua/glicol y la mayoría de los otros productos químicos industriales.
Limitaciones del sellado anaeróbico :

- Movimiento de las bridas:

Las juntas anaeróbicas FIS ayudarán a limitar el movimiento de la brida causado por dilatación térmica diferencial o por cargas aplicadas. Sin embargo, si las fuerzas laterales superan la resistencia al corte del material o si la fuerza de separación supera la resistencia a la tracción del producto, la sellabilidad a largo plazo del montaje se ver  amenazada, al igual que sucedería con la mayoría de las juntas convencionales. Este movimiento relativo se debe controlar por diseño.

- Temperatura:

Las juntas anaeróbicas son plásticos termoestables y el margen usual de temperaturas de operación está  entre los -50 ºC y los 150 ºC, algunos materiales pueden soportar temperaturas de 204 ºC.
Normalmente se usa una silicona VTA (vulcanización a temperatura ambiente) para las uniones con alto movimiento.  Los materiales de silicona VTA curan por reacción con la humedad ambiental. El montaje debe producirse en 10 minutos. El exceso que ha fluido por presión fuera de los bordes de la brida forma una banda que actúa como un sellado secundario. No contienen disolventes. Las siliconas VTA tienen un rango de temp. entre -70 ºC y +260 ºC con exposición intermitente a +315 ºC. Existen productos especiales que están disponibles para temperaturas intermitentes de hasta +343 ºC Limitaciones de los materiales de las Juntas selladoras de Siliconas FIS :

- Compatibilidad química:

limitadas a sellar aceites, refrigerantes y aire. Presentan poca resistencia a los combustibles y a los disolventes aromáticos.

- Alta presión:

Las siliconas no son apropiadas para aplicaciones altamente tensionadas o de alta presión, debido a la alta elongación y a  la baja resistencia a la tracción y al corte.

Las juntas selladoras CIS son ideales para sellar uniones que pueden ser desmontadas para mantenimiento, con frecuencia. El objetivo es colocar una junta de compresión como una pieza permanente en una de las superficies de la brida. Estas juntas se crean con máquinas trazadoras que aplican precisos cordones de silicona a las superficies de la brida donde se curan, y se unen al componente de la brida en 30 segundos con luz ultravioleta. El sellado se logra por compresión de la junta curada, durante el montaje de la unión de brida. Para las aplicaciones en las que se requiere una junta de alta compresión, más blanda, se pueden utilizar siliconas espumadas con nitrógeno, también curadas “in situ”. Las juntas CIS se han de curar antes de su uso, bien rápidamente por luz ultravioleta o lentamente por humedad, lo que puede suponer hasta 7-14 dias. Las velocidades de producción bajas favorecen el metodo de curado más lento que evita un equipo costoso. Sin embargo, hay riesgo de que las piezas se contaminen o dañen durante el curado, por esto, generalmente, se prefiere el curado de 30 segundos de UV. Además, se reducen las necesidades de almacenamiento de piezas en el caso del curado rápido.

Todas han de cumplir las sig. funciones:
1.    crear sellados y mantenerlos
2.    permanecer impermeables a flujos de fluidos
3.    permanecer compatibles con la maquinaria

VENTAJAS SOBRE LAS JUNTAS DE COMPRESIÓN PRECORTADAS.



FIABILIDAD MEJORADA



- sella todas las imperfecciones superficiales
- permite verdaderos diseños “metal-metal”
- reduce la relajación del conjunto y el aflojamiento de los pernos de sujeción
- las juntas anaeróbicas pueden añadir resistencia estructural a los montajes, además el exceso de material permanece líquido.
- unifica el montaje para mejorar la transmisión del par entre las uniones atornilladas de bridas.
- con las siliconas se obtienen sellados de grandes holguras.
- las siliconas tienen altas propiedades de elongación, de hasta un 600%, permitiéndoles el movimiento en uniones.

COSTOS REDUCIDOS



- mayores tolerancias en la mecanización
- eliminación de los inventarios de juntas
- reduce los costos de mano de obra con la aplicación automática
- elimina el reapriete de tornillos necesario en las juntas convencionales
- permite el uso de pernos mas pequeños y de bridas más ligeras

APLICACIÓN MÁS FÁCIL



- los materiales monocomponentes no necesitan mezclado previo
- aplicados semi o totalmente automáticos
- son posibles aplicaciones verticales y horizontales

MANTENIMIENTO MÁS FÁCIL



- las juntas selladoras FIS se pueden desmontar y limpiar fácilmente
- los envases para mantenimiento de FIS proporcionan múltiples aplicaciones para bridas de cualquier tamaño

Aplicar sellador solo a una de las superficies a sellar.

SELECCIÓN DEL PRODUCTO DE JUNTA :


Factores primarios que influyen en la selección del producto:
- tipo de junta selladora requerida
- condiciones de operación
- tipo de brida
- fluido a sellar

SELLADO DE ROSCAS DE TUBERÍAS



FACTORES CLAVE DEL SELLADO DE ROCAS


1.    Con frecuencia, las uniones de las tuberías se aflojan para conseguir alineamientos especiales para curvaturas, codos o medidores, renunciando a la tensión requerida.
2.    La vibración puede provocar que los flancos de rosca se desgasten hasta el punto de aflojarse. Las conexiones flexibles, como por ejemplo, las mangueras hidráulicas, son especialmente vulnerables.
3.    El movimiento relativo puede forzar a los selladores de cinta hacia fuera de la unión.

El adhesivo sellador anaeróbico adecuado llena completamente los vacíos para crear un sellado. Una buena selección del sellador suministra la resistencia suficiente para eliminar el movimiento relativo en la unión, y de esta forma, evitar la causa de la mayoría de las fugas.

Las lacas selladoras para tuberías convencionales son lentas y sucias de montar e interfieren con los pares necesarios para obtener la tensión adecuada. La cinta de Teflon  requiere habilidad para evitar un sobretensado y el posible agrietado de las uniones o piezas.

Los selladores de roscas son rápidos, limpios y fáciles de aplicar directamente desde los envases o los dosificadores. Al montar conexiones cilíndricas o cónicas, el sellador se debe aplicar a ambos componentes, macho y hembra.

Los adhesivos selladores proporcionan un fácil desmontaje en futuras operaciones de mantenimiento, porque las uniones de tubería no se corroen ni agarrotan. Las roscas rellenas evitan la entrada de humedad o de productos químicos corrosivos. Permiten el desmontaje con herramientas convencionales.


Ventajas:



- Lubrican durante el montaje
- Sellan independientemente del par de apriete del montaje
- Sellan hasta el valor límite de rotura de la tubería
- Establecen un par de desmontaje controlado, incluso años después
- No curan fuera de la unión, fácil limpieza
- Disponibles sin material de relleno para uniones hidráulicas críticas
- El costo más bajo por unión sellada
- Fácilmente dosificables en las líneas de producción
- Algunos tipos están disponibles como preaplicados
- resisten la mayoría de los líquidos y gases industriales
- tienen baja toxicidad y se usan frecuentemente en la industria alimentaria y de bebidas

Desventajas:


- No son adecuados para el uso con oxígeno y agentes fuertemente oxidantes (sólo el teflon está permitido)
- No son adecuados para sellar a temperaturas por encima de los 200 ºC
- Normalmente no son adecuados para diámetros de tuberías superiores a M80

TEMPERATURA



Los selladores de roscas que aparecen en la siguiente tabla de selección funcionan desde -55 ºC hasa +150 ºC o desde -65 ºF hasa +300 ºF, en temperatura continua. Una breve exposición a temperaturas más altas no disminuirá su efecto sellador.

SELECCIÓN DE SELLADORES DE ROSCAS


En la selección de productos hay cinco factores a considerar:

1.    resistencia a los fluidos requerida
2.    tamaño máximo de tubería
3.    tipo de rosca (esto afecta a la tolerancia)
4.    dificultad de desmontaje. es necesario un calentamiento?
5.    Tiempo para conseguir el sellado de fluidos

Las tablas de selección también indican la dosificación óptima.

IMPREGNACIÓN: Sellado de porosidades



El sellado al vacío de los poros es un importante paso de preparación para el revestimiento electroquimico, para el pintado y para otras operaciones de acabado; y mejora mucho sus propiedades de mecanización, tanto en fundiciones como en materiales siterizados. Si no se sellan los poros, pueden absorberse fluidos extraños que permanecen en los poros durante las operaciones de acabado. Estos fluidos atrapados pueden emerger mas tarde, atacando el revestimiento de acabado desde dentro y causando picaduras, ampollas u otros defectos en el acabado. Las “erupciones ” que se presentan en los hornos de curado de pintura son causadas, frecuentemente, por gases o líquidos que emergen de los poros. Los mismos métodos de aplicación y selladores que sellan las porosidades de un metal, también evitan  las fugas de las porosidades microscópicas en los compuestos plásticos y en los substratos no metálicos.
En términos generales, los selladores curados son adecuados para un servicio continuo hasta 200ºC. Una breve exposición a temperaturas superiores, como puede ocurrir en los hornos de pintura, no producirá normalmente ninguna dificultad. El sellador curado es un platico termoestables que no se funde, ni se licúa, ni fluye fuera de las piezas a altas temperaturas.
Los selladores de impregnación se han ensayado ampliamente expuestos a una gran variedad de agentes químicos, combustibles, lubricantes,  refrigerantes, limpiadores y otros productos químicos que se pueden encontrar en ambientes de automación, aeroespaciales,  de armamento y de industria en general.
El revestimiento electroquimico, el pintado y las operaciones de acabado de las fundiciones o de las piezas de metal sinterizado se deben realizar después de que se haya completado la impregnación y que se halla dejado que el sellador cure completamente.

IMPREGNACIÓN EN LA FUNDICIÓN:



Los diseñadores están creando nuevas piezas de fundición a presión, de paredes finas y de bajo peso, para el uso en aplicaciones con contenidos en fluidos a alta presión, como en el caso de martillos neumáticos de aire comprimido, que no serían posibles sin los nuevos y sofisticados sistemas de impregnación al vacío y de selladores.
El objeto es capacitar a las piezas para que puedan retener fluidos a presión. Como por ejemplo tenemos : Las cajas de los mecanismos de dirección en automación, que retienen aceite Hidráulico hasta varios cientos de psi, las bombas del sistema de combustibles, reguladores, filtros y carburadores, con todo tipo de combustibles a presión, cajas y piezas de compresores de refrigerantes, cajas de engranajes, componentes de frenos de aire comprimido, etc. Impregnadas adecuadamente, estas piezas se sellan permanentemente y pueden mantener presiones equivalentes a la resistencia de rotura de la fundición.
En algunos casos, puede ser conveniente sellar los poros de una fundición para que no puedan introducirse  fluidos corrosivos.
Las fundiciones se deben mecanizar, limpiar y secar totalmente antes de la impregnación. Las piezas deben estar a temperatura ambiente cuando se impregnan.

IMPREGNACIÓN DE PIEZAS DE METAL SINTERIZADO



Las porosidades inherentes de las piezas de metal sinterizado se sellan de manera que se puedan usar en sistemas hidráulicos e incluso en sistemas con gases inflamables sin temor a fugas.
Las piezas de metal sinterizado se impregnan también para la mejora de las propiedades de mecanización de piezas que se taladran, roscan , perforan, laminan o se mecanizan con herramientas de corte. La  resina de impregnación endurecida dentro de los poros ayuda a amortiguar el efecto sobre el filo cortante de la herramienta cuando pasa a través de la estructura del metal, prolongando en gran manera la vida de la herramienta. Las piezas de metal sinterizado se deben impregnar después de sinterizado y antes de cualquier operación secundaria. Normalmente, las porosidades están totalmente abiertas en este momento y se pueden llenar completamente.


MÉTODOS DE IMPREGNACIÓN: ( al vacío )


Vacío en seco / presión - Este método  es el mas lento y más complicado de impregnación al vacío. El ciclo de impregnación al vacío necesita dos tanques, uno que contiene el sellador y otro en el que se procesan las piezas.
- Coloque las piezas en el cesto y cárguelo en el tanque de proceso.
- Realice vacío en el tanque de procesos para eliminar el aire de los poros de las piezas.
- Transfiera el sellador del tanque de almacenamiento al tanque de proceso y sumerja las piezas todavía en vacío.
- Desconecte el vacío y presurice el tanque de proceso con aire a presión de la línea. Esto ayuda a introducir el sellador dentro de los poros.
- Desconecte la presión y vuelva a transferir el sellador al tanque de almacenamiento.
- Centrifugue el resto de las piezas para eliminar el sellador residual y devolberlo al baño original.
- Saque las piezas. Limpie y complete los otros pasos de proceso.

El proceso de vacío en seco/presión se ha usado tradicionalmente con selladores de alta viscosidad. Este método de aplicación  se especifica a veces para selladores modernos.
Vacío húmedo / presión - Necesita solo un tanque. Las piezas se sumergen en el sellador, que permanece en el tanque de proceso en todo momento. El vacío se aplica a las piezas y al sellador conjuntamente, seguido se presurización con aire de la línea.
- Coloque las piezas en el cesto y cárguelo en el tanque de proceso.
- Aplique vacío en el tanque de proceso para eliminar el aire de los poros de las piezas.
- Desconecte el vacío y presurice el tanque con aire de la línea.
- Desconecte la presión.
- Centrifugue el resto de las piezas para eliminar el sellador residual y devolberlo al baño original.
- Saque las piezas. Limpie y complete los otros pasos del proceso.
El método de vacío húmedo/presión se recomienda a veces para el proceso de producción en fundiciones con unas porosidades muy finas y para piezas de metal sinterizado de muy alta densidad.
Vacío húmedo - Este es el mas simple y rápido de los métodos de impregnación al vacío. Es parecido al método de vacío húmedo/presión, excepto que no se presuriza el tanque. En lugar de esto el tanque simplemente se ventila con el aire atmosférico después de establecer el vacío. La penetración del sellador dentro de las piezas se produce a presión atmosférica. La resina fluye llenando el vacío creado dentro de las porosidades de las piezas.
- Coloque las piezas en cestos y cárguelos en el tanque de proceso.
- Aplique vacío para eliminar el aire de las porosidades.
- Desconecte el vacío, ventile el tanque a presión atmosférica.
- Deje que las piezas se empapen brevemente mientras el sellador penetra.
- Centrifugue el resto de las piezas para eliminar el sellador residual y devolverlo al baño original.
- Saque las piezas. Limpie y complete los otros pasos del proceso.
La impregnación al vacío húmedo es el método de aplicación mas usado, debido a la simplicidad y el rápido proceso, conjuntamente con el menor coste del equipo.

RETENCIÓN DE MONTAJES METÁLICOS CILÍNDRICOS
CLASES DE MONTAJES CILÍNDRICOS



Existen cuatro tipos de montajes que transmiten cargas en las direcciones de torsión, radial o axial, desde un eje a un alojamiento (o viceversa ):
1.    Conexión de forma ( como en las chavetas, lengüetas, pasadores y estrías).
2.    Conexión por fricción  ( como en los ajustes a presión ).
3.    Soldadura .
4.  Unión por adhesivo.
Los tipos 3 y 4 ,  a veces, se agrupan  y se denominan montajes por conexión interfacial.

MONTAJES CILÍNDRICOS UNIDOS CON ADHESIVO



Los diseñadores distinguen entre dos tipos de montajes cilíndricos:
- Montaje unido por deslizamiento - El adhesivo curado transmite la carga o  el par.
- Montajes adheridos por interferencia - ( adheridos por contracción en caliente y por ajuste a presión ) -La fricción y el adhesivo transmiten el par o la carga . Los montajes adheridos por contracción en caliente ( encajes por deslizamiento calentados durante el montaje, que se enfrían para formar ajustes por interferencia ) también  están en estas categorías.
Los montajes adheridos por deslizamiento crean una conexión interfacial ideal . Los adhesivos llenan la unión al pasar de liquido a sólido . El liquido llena la rugosidad superficial de las piezas, ocupando el espacio interior entre los sustratos . Después del curado, el adhesivo se convierte en una conexión interfacial absoluta.
La ventaja principal de los adhesivos para montajes estructurales es que requieren tolerancias de mecanización menos estrictas y no requieren piezas de sujeción . Los componentes se montan rápida y limpiamente y transmiten altas fuerzas y pares, incluyendo fuerzas dinámicas. Los adhesivos también sellan, asilan y evitan los micromovimientos, de forma que impidan la corrosión por tensión . El montaje se puede separar fácilmente después de que el calor haya reducido  la resistencia del adhesivo.

BENEFICIO EN EL DISEÑO


- Reforzar o sustituir los ajustes a presión, montajes rígidos mas precisos.
- Reducir los costes de mecanización.
- Combinar materiales para conseguir las mejores propiedades de cada uno .
- Eliminar la contrapresión de chavetas y chaveteros.
- Ayudar a los rodamientos y los casquillos a encontrar los puntos de alineación.
- Eliminar la corrosión por frotamiento  y el gripado .
- Garantizar un sellado cuando es esencial
- No se transforma en una pieza única ( como en las uniones soldadas ).
- Actúa como amortiguador en los micro movimiento.

APLICACIONES POPULARES



- Montar rodamientos en alojamientos o en ejes.
- Montar rotores, engranajes, ruedas dentadas y poleas en ejes .
- Retener camisas cilíndricas.
- Eliminar cuñas y tornillos de ajustes .
- Montar casquillos guía para taladros.

CONSIDERACIONES SOBRE LOS MÉTODOS DE DISEÑO Y DE MONTAJE.



Durante el montaje de las piezas, es importante evitar frotar o expulsar el adhesivo aplicado . Los componentes deben ser colocados de forma correcta desde el principio. Las correcciones realizadas durante el proceso de curado destruyen las cadenas polimericas que ya se han formado, reduciendo la resistencia final de la unión. Después del curado, no son posibles mas correcciones.
Cuando se montan piezas de agujeros ciegos, el aire que se comprime puede expulsar el adhesivo fuera de la junta. Esto se puede evitar poniendo un agujero de ventilación o, debido a que al mismo tiempo el adhesivo sella, usando agujeros pasantes en lugar de agujeros ciegos. Si esto no es posible, se debe dosificar el adhesivo en el mismo agujero. Cuando se inserta la pieza a unir , el adhesivo es presionado hacia arriba.


ADICCIÓN DE ADHESIVO A UNIONES POR AJUSTE A PRTESIÓN:



- El adhesivo se aplica en forma líquida a las superficies de unión y mejora las propiedades de deslizamiento. Las fuerzas de presión se reducen, al igual que la posibilidad de daño a las superficies.
- Trate ambas superficies con adhesivo para contrarrestar el efecto de rozamiento.
- Use una velocidad de montaje alta ( 50 mm/seg ) para minimizar el curado parcial prematuro del adhesivo debido a la alta energía de fricción.


ADICIÓN DE ADHESIVO A CHAVETEROS Y PIEZAS CÓNICAS:



Estas uniones de conexión de forma tienen holgaduras en la dirección de rotación. Estas holgaduras causan un mayor desgaste y ruidos desagradables durante los ciclos de carga. El llenado de las holgaduras con adhesivo permite que se transmite un par adicional, ya que el montaje se convierte en una combinación de una conexión de forma y de una unión interfacial.

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA DE LOS MONTAJES CILÍNDRICOS ADHERIDOS:



Mediante un programa informático para PC, se puede calcular la resistencia estimada de la unión en varios montajes cilíndricos. Esto permite juzgar al usuario si el diseño de la unión satisfará los requerimientos de la carga, antes de la etapa de ensayo de prototipo.
Los resultados calculados deben considerarse como valores aproximados de la resistencia que debe esperarse en la práctica. La resistencia exacta solo se puede determinar por ensayos en un prototipo o en piezas orginales.

COMO DOSIFICAR ADHESIVOS



El mercado ofrece una amplia gama de métodos de dosificación, desde sistemas manuales para producciones de pequeños lotes o reparaciones, hasta sistemas totalmente automáticos y robotizados.

El tipo de adhesivo determina la elección del método de dosificación
La viscosidad es uno de los factores decisivos para escoger un sistema dosificador. Las propiedades de flujo del adhesivo, determinan la técnica de control  y la elección de la válvula para la aplicación del adhesivo. El objetivo es el mojado completo de las dos caras de unión, y para esto, se han de controlar las propiedades del adhesivo y de las superficies.

Una dosificación correcta incrementa la calidad
Una forma de garantizar una buena adhesión consiste en aplicar la cantidad correcta de adhesivo en el sitio apropiado. Cada vez se confía mas en los sistemas automáticos de dosificación para conseguir este objetivo, que puede mejorar estadísticamente los grados de éxito. Los sistemas automáticos se pueden monitorizar y comprobar pieza a pieza. El posicionamiento y la cantidad correctos se puede comprobar frecuentemente midiendo la fluorescencia del adhesivo aplicado.

EFICIENCIA EN CUANTO A COSTOS



Los costos de aplicación son nomalmente varias veces superiores a los costos del sellador. Sin enbargo el costo mayor es el de mano de obra cuando se han de reparar las fugas. Cientos de usuarios industriales de todo el mundo han comparado los verdaderos costos entre los adhesivos y los materiales existentes. Estos ensayos confirman de forma reiterada que los adhesivos son el sistema de menor costo.

Evaluación de fallos en la unión adhesiva.

- Fallo en la adhesión - El adhesivo se puede separar completamente de la cara de un sustrato.
- Fallo en la cohesión - El adhesivo se rompe. Se encuentran restos de adhesivo en ambos sustratos.

DESMONTAJE DE UNIONES ADHESIVAS.


La mayoría de las uniones se pueden desmontar usando los métodos usuales de “tirar” ó  “extraer a presión”. Para uniones de alta resistencia, calentar las piezas de 300º a 400 ºC antes del desmontaje.
El residuo de adhesivo se puede eliminar mecánicamente. Antes de volver a unirlas, las superficies de unión se deben limpias.

DURABILIDAD



- Se ha de tener en cuenta la fuerza que actúa en la unión y esta debe ser capaz de soportar la carga máxima esperada.
- El calor y la humedad son los factores más perjudiciales.
- Las tensiones por dilatación térmica que se crean  entre materiales distintos con muy diferentes coeficientes de dilatación térmica. Por ej.: una unión plástico-metal, requieren adhesivos de bajo módulo (no quebradizos), para lograr un mejor comportamiento.
- Otros factores nocivos son los disolventes y la radiación UV.

Autor:

Fabián Conti





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