La necesidad de Junta tórica la rugosidad de la cara de sellado no puede expresarse únicamente mediante un valor Ra; como mínimo, debe controlarse simultáneamente: Ra/Rz o Rmax, dirección de las líneas de mecanizado, arañazos/rebarbas/manchas de óxido, integridad de la capa de recubrimiento galvánico y cantidad de bisel. La norma ISO 3601-2:2025 señala claramente que la rugosidad superficial de la ranura para el anillo en O y del componente acoplado afecta significativamente al sellado estático y dinámico, y exige que la cara de trabajo de sellado esté libre de arañazos, rebarbas, abolladuras, marcas de herramienta, roscas y otros defectos; además, recomienda controlar la relación de material superficial Rmr, no solo Ra.

1. ¿Por qué los requisitos de rugosidad pueden provocar fugas

El sellado mediante anillo O depende de la precompresión y de la presión del medio, que generan una tensión de contacto sobre la superficie metálica. Si la superficie de sellado es demasiado rugosa, las crestas y valles superficiales formarán canales microscópicos de fuga; si la superficie presenta rayas transversales, poros, descamación de la capa de galvanizado o marcas de corte con herramienta afilada, el anillo O podría no lograr comprimir y cerrar completamente estos canales continuos, incluso si su tamaño y material son correctos.

No obstante, la superficie tampoco cuanto más lisa, mejor. Especialmente en sellos dinámicos alternativos o rotativos, un pulido excesivo puede destruir la capacidad de retención de la película lubricante, provocando fricción en seco, adherencia y desgaste acelerado. El documento técnico de diseño de anillos O de ERIKS señala que una superficie de contacto demasiado lisa en sellos dinámicos puede reducir la retención del lubricante y aumentar el desgaste excesivo; por lo tanto, generalmente no se recomienda una rugosidad Ra inferior a aproximadamente 0,15 μm en superficies de sellado dinámico con anillo O, ya que la superficie necesita conservar una capacidad microscópica de almacenamiento de película lubricante.

2. Rango recomendado de rugosidad, clasificado por condición de funcionamiento

La tabla siguiente indica puntos comunes de diseño ingenieril. La unidad es μm. Distintas normas y manuales utilizan parámetros diferentes, como Rz, Rmax y Rt, los cuales no pueden intercambiarse directamente; consulte claramente la norma y los parámetros de medición aplicables antes de su uso.

3. Junta estática: el enfoque es «¿Puede resistir los canales de fuga?»

No existe movimiento de deslizamiento relativo en una junta estática; por lo tanto, la rugosidad puede ser algo mayor que en una junta dinámica. Sin embargo, para sellado de gases, vacío, líquidos de baja viscosidad o sellado a presión media/alta, se recomienda elevarla hasta Ra 0,8 μm o mejor. El material de juntas tóricas de COG también especifica: Ra 1,6 / Rz 6,3 para juntas estáticas en zona de sellado, Ra 0,4 / Rz 1,6 para juntas dinámicas y Ra 1,6 / Rz 6,3 para el bisel de entrada durante la instalación.

La rugosidad en juntas estáticas tampoco puede ser excesivamente tolerante. Si rebabas excesivas —como salientes, cortes o rebabas transversales— empujan la junta tórica hacia el lado de baja presión, se formará un canal de fuga. El material de ERIKS también señala que la dirección del mecanizado superficial es importante: por ejemplo, las marcas de mecanizado entrantes a lo largo de la trayectoria de torneado del molde permiten aún así un sellado efectivo incluso con superficies más rugosas, pero rayaduras afiladas que atraviesen la junta tórica aumentarán notablemente el riesgo.

La lógica para evaluar una junta estática no es simplemente «Ra cumple la especificación, listo», sino: Ra/Rz cumplida + ausencia de rayaduras atravesantes + ausencia de rebabas + capa de recubrimiento intacta + cantidad de compresión suficiente + ranura no sobrecargada.

4. Junta dinámica alternativa: el enfoque es "desgaste, lubricación y dirección de mecanizado"

En una junta dinámica alternativa, la junta tórica permanece durante mucho tiempo en contacto deslizante continuo con la superficie del vástago, émbolo o pistón; por lo tanto, la superficie de sellado debe ser lo suficientemente lisa para evitar el desgaste, pero también debe retener una fina película de aceite para evitar la fricción en seco. El manual de Parker especifica que la superficie de contacto de la junta hidráulica dinámica alternativa debe tener una rugosidad Ra de 0,4 y una rugosidad máxima Rmax de 1,6; el fondo y los laterales de la ranura también deben tener una rugosidad Ra de 1,6 y una rugosidad Rz de 1,6.

Los modos comunes de fallo de las juntas dinámicas no son el material de la junta tórica en sí, sino la superficie deslizante, que presenta: rayas axiales alargadas; marcas helicoidales de rectificado o torneado; grietas o descamación en la capa de cromado, rebabas sobreelevadas; marcas de cuchilla; intersecciones de orificios sin chaflán; rebabas en los bordes de la ranura; rugosidad excesiva que provoca desgaste o acabado demasiado espejado que impide la formación de la película de aceite.

Para las juntas hidráulicas alternativas, se recomienda que las superficies de ajuste de la junta dinámica se fabriquen mediante rectificado, laminado, pulido y chapado con cromo duro, y que se confirme la superficie final acabada en espejo tras el pulido. El material de ERIKS también subraya que la calidad del mecanizado de la cara de contacto dinámica afecta directamente a la vida útil de la junta tórica.

5. Condición rotativa: la junta tórica normalmente no es la opción ideal

Se puede utilizar una junta tórica para sellado rotativo a baja velocidad, durante cortos periodos de tiempo y bajo cargas ligeras, pero no es un sello rotativo de alta velocidad típico. En condiciones rotativas, el diámetro interior de la junta tórica permanece sometido a fricción radial; el calor generado por fricción no se disipa fácilmente, y Parker también señala expresamente el efecto Gough-Joule: si el diámetro interior de la junta tórica es menor que el diámetro del eje, el calentamiento adicional provoca una contracción, y la falla se manifiesta como endurecimiento superficial de la junta tórica, desgaste, contracción y, finalmente, fugas. En el diseño real, debe utilizarse una junta tórica con una sección transversal relativamente mayor y ajustar la tasa de estiramiento del diámetro interior respecto al diámetro del eje alrededor del 1 %–3 %, reduciendo así la compresión en la ranura.

El requisito de la superficie del anillo tórico giratorio es más estricto a nivel de sellado dinámico: rugosidad media aritmética (Ra) de la cara del eje entre 0,2 y 0,4 μm; Rz/Rmáx controlada en aproximadamente 1,6 μm; además, debe evitarse un patrón de ranura de entrada radial en el mecanizado del eje, ya que este tipo de textura puede generar un efecto de bombeo-aspiración que provoca fugas. En condiciones de rotación continua, alta velocidad lineal, altas temperaturas o ausencia de lubricación, se recomienda priorizar el uso de un sello específico para ejes giratorios, un sello giratorio de PTFE, un anillo X o una estructura de sellado giratorio especializada, en lugar de un anillo tórico estándar.

6. La Ra no es una condición suficiente: también deben evaluarse la Rz, la Rmáx, la relación de materiales y la forma de los picos.

Dos superficies pueden tener el mismo valor de Ra, pero una presenta una forma de onda redondeada y la otra, picos y valles afilados; este último caso puede cortar el anillo tórico o formar un canal de fuga. El manual de Parker señala claramente que Rt y Ra por sí solos no son suficientes para determinar si la superficie de sellado es adecuada; deben considerarse otros parámetros, como Rp o la relación entre área de contacto y área de soporte de carga. La norma ISO 3601-2:2025 también recomienda que la relación de material Rmr de la superficie de contacto de sellado se mantenga entre el 50 % y el 80 % bajo condiciones específicas.

Por lo tanto, el plano no debe indicar únicamente:

Ra 1,6

Esto no es suficiente. Un método de indicación más adecuado es:

Superficie de contacto de sellado: Ra ≤ 0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm, medido según ISO 21920; sin arañazos, rebabas, abolladuras, marcas de herramienta ni descamación de la capa de recubrimiento; no se permiten líneas de mecanizado orientadas en la dirección de fuga.

7. Arañazos, recubrimientos, rebabas y chaflanes: determinación práctica

- ¿ Qué es eso? incluso si el valor general de Ra cumple los requisitos, un solo arañazo que atraviese toda la línea de sellado también puede provocar una fuga. En los sellos estáticos, hay que prestar atención a si los arañazos se extienden en dirección de alta a baja presión; en los sellos dinámicos, cualquier arañazo lineal en dirección axial o espiral debe considerarse de alto riesgo.

Revestimiento: el cromo duro, el níquel químico, la capa de óxido anódico y demás recubrimientos deben cumplir el requisito de rugosidad en su estado final; la descamación del recubrimiento, los poros, las ampollas y los bordes elevados plantean dos problemas: uno es la formación de una vía de fuga, y el otro es el corte del anillo O, especialmente evitando que los límites de la capa de recubrimiento coincidan con la zona de sellado.

Rebabas: las aberturas de las ranuras, los bordes biselados, los orificios de intersección y las bocas de los orificios de lubricación deben desbarbillarse y redondearse completamente. La norma ISO 3601-2:2025 exige claramente que las zonas correspondientes en la ranura del vástago o del tapón móvil no presenten rebabas y que sus bordes estén suavemente redondeados; además, en algunas superficies también se especifica que no deben ser visibles las marcas radiales dejadas por la herramienta.

Bisel insuficiente: el anillo de goma se estira, comprime y desliza sobre el borde durante el montaje; un bisel insuficiente no provoca cortes, contusiones, torsiones ni grietas parciales durante el montaje. El bisel de entrada suele tener un ángulo de 15°–20°; los bordes deben ser lisos y libres de rebabas, y la longitud del bisel se determina según el diámetro de la sección transversal del anillo de goma.

8. Notación recomendada en los planos

Junta estática, líquido general

Superficie de contacto de estanqueidad A: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm; sin rayas profundas, rebabas, protuberancias, poros o descamación de la capa de recubrimiento.

Fondo y cara lateral de la ranura B: Ra ≤ 1,6–3,2 μm, Rz ≤ 6,3–12,5 μm; la abertura de la ranura debe estar desbarbada.

Bisel de entrada C: 15°–20°, Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm, liso y libre de rebabas.

Junta estática, gas / líquido de baja viscosidad / pulsado / alta presión de retención

Superficie de contacto de estanqueidad A: Ra ≤ 0,8 μm, Rz ≤ 3,2 μm; la banda clave de estanqueidad no debe presentar defectos lineales visibles. Aumentar el requisito de Rmr o de altura de pico Rp cuando sea necesario, y verificar mediante ensayo de fugas.

Junta dinámica alternativa

Superficie de contacto deslizante: Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; no inferior a aproximadamente Ra 0,1–0,15 μm; sin arañazos axiales, líneas espirales, descamación del recubrimiento ni marcas de vibración tipo cuchilla.

Fondo/lado de la ranura: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm.

Bisel: 15°–20°, liso y sin rebabas; los orificios de intersección deben redondearse o evitarse en la trayectoria de sellado.

Junta tórica rotativa

Solo para condiciones de baja velocidad, corta duración y lubricación suficiente; la superficie del eje debe tener Ra 0,2–0,4 μm y Rz ≤ 1,6 μm; no se permiten líneas de mecanizado espirales de entrada. La junta tórica no debe sobresalir radialmente ni estirarse sobre el eje; preferentemente, utilice una estructura de ranura externa con alivio de presión. En condiciones de rotación continua o alta velocidad, debe cambiarse a un sello rotativo especializado.

9. Orden de investigación in situ

Una vez que ocurra una fuga, no sustituya primero la junta tórica por una más dura o más blanda. Se recomienda realizar las comprobaciones siguiendo este orden:

Si la rugosidad de la superficie de sellado (Ra/Rz) cumple con el plano; si existen rayaduras profundas, marcas de herramienta, poros de arena, abolladuras; si la capa de recubrimiento se descascara, se ampolla, presenta poros o acumulación excesiva en los bordes elevados; si hay rebabas en la abertura de la ranura, el bisel o el orificio de intersección; si la dirección de las líneas de mecanizado coincide con la dirección de fuga o forma un patrón de ranura helicoidal; si el ángulo del bisel de montaje es suficiente y si la junta tórica se ha cortado; si la compresión es excesiva, si hay sobrepulido o falta de lubricación; si la tasa de llenado de la ranura, el juego y el anillo de respaldo son compatibles.

La frase más crítica: la superficie de sellado de la junta tórica no es simplemente «la rugosidad Ra alcanza la especificación, listo», sino «la rugosidad, la forma del contorno, la dirección de la textura, el estado de los defectos y la calidad del bisel deben cumplir conjuntamente».