Diseño de carcasas estancas: todo lo que necesita saber

Los distintos tipos de electrónica requieren estanqueidad al agua, ya que si el agua se filtra en su interior pueden producirse fallos. Por ello, fabricar carcasas estancas para diversas aplicaciones es bastante habitual.

Si le interesa conocer el diseño de carcasas estancas y los aspectos relacionados, la guía que aparece a continuación puede ayudarle. Así que, sigamos leyendo.

En DEK mecanizamos carcasas selladas a partir de bloque macizo; consulte carcasas y envolventes.

El sistema de marcado de protección internacional (IP)

IP son las siglas del sistema de marcado de protección internacional (International Protection Marking System), que ayuda a evaluar la carcasa de los equipos electrónicos. También se conoce como marcado de protección contra la penetración y está asociado a ensayos de estanqueidad al agua con distintos niveles.

Consta de dos números: el primero identifica la protección contra el polvo y el segundo, la estanqueidad al agua.

Cómo interpretar el código IP

El código IP se escribe como IP seguido de dos números. El primer dígito hace referencia a los sólidos y abarca un rango de 0 a 6. Representa los niveles de partículas de polvo.

El segundo dígito hace referencia a los líquidos y abarca un rango de 0 a 9, que representa la protección frente al agua.

¿Qué significan las clasificaciones?

El primer dígito, relativo a la protección contra el polvo, abarca un rango de 0 a 6, donde cada número representa el nivel de protección.

• 0: significa que no hay protección.
• 1-2: significa protección frente a partículas de más de 50 mm de tamaño.
• 3-4: significa protección frente a partículas de polvo de más de 2,5 mm.
• 5: significa que el polvo puede entrar, pero no afectará al funcionamiento.
• 6: representa una carcasa 100 % estanca al polvo.

La protección del segundo dígito es la siguiente:

• 0: sin protección
• 1: protección frente a gotas de agua que caen verticalmente
• 2: protección frente a gotas de agua con un ángulo de 15 grados.
• 3-4: protección frente a salpicaduras y chorros de agua
• 5-6: protección frente a mares agitados
• 7-8: protección frente a la inmersión en agua hasta una profundidad máxima de 1 metro.

El sistema de clasificación NEMA

El sistema de clasificación NEMA corresponde a la National Electrical Manufacturer Association (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) y ofrece información sobre el grado de protección de un producto.

Se aplica principalmente a productos industriales. Los sistemas de clasificación NEMA van más allá de la protección frente al agua y el polvo. Funcionan exponiendo los productos a agentes corrosivos, hielo y aceite.

El sistema de clasificación NEMA se analiza según el uso del producto en interiores y exteriores. Las clasificaciones para interiores van de 1 a 13 y muestran la protección frente a descargas eléctricas y polvo.

Las clasificaciones NEMA para exteriores son 3R, 3 y 3S. NEMA 4 es adecuada para carcasas sometidas a alta presión de agua.

Diseño de juntas funcionales

Existen distintos diseños de juntas de estanqueidad que se pueden crear, y algunos de ellos son los siguientes:

Juntas tóricas estáticas

Cuando necesite un diseño de junta para productos circulares, puede utilizar la junta tórica estática. Estas juntas no permiten el movimiento de las piezas del alojamiento, por lo que la superficie de sellado no se desplaza.

Junta tórica dinámica

Las juntas tóricas dinámicas presentan movimiento en las piezas de su alojamiento, por lo que el material necesita más lubricación. El material también debe ser más resistente que el elegido para fabricar juntas tóricas estáticas.

Diseño de empaquetaduras

Una empaquetadura es un tipo de sellante que actúa como yeso, pegamento o aerosol y mantiene las uniones fijas. Puede utilizarse con o sin otros sellantes. Son adecuadas para sellados cara a cara y presentan múltiples cavidades.

Una nota sobre la deformación permanente por compresión

Uno de los problemas asociados a las juntas de caucho es que pueden adoptar la forma del material con el que se utilizan. Esto hace que pierdan su forma y, por ello, es importante elegir el material adecuado.

Botones

Los botones se utilizan en interruptores de panel, gatillos y crucetas direccionales, y son sellantes adecuados para quienes desean resolver problemas de interfaz. Son fáciles de instalar y asequibles.

Los botones se fabrican con distintos materiales. El diseño de baja presión de los botones impermeables utiliza botones de goma, mientras que los botones de alta resistencia emplean materiales más duros.

Selección de materiales en proyectos de carcasas impermeables

La selección de materiales en las carcasas impermeables requiere considerar ciertos factores, que son los siguientes:

Factores a considerar en la selección de materiales

La etapa de desarrollo determina el material que se utiliza y, para ello, deberá pasar por distintas etapas. Por ejemplo, el material de la etapa de desarrollo del prototipo, que es económico, resulta adecuado.

No necesita preocuparse por la eficacia de la impermeabilización; solo necesita probar el diseño.

La guía de diseño que utilice en el proceso de fabricación del producto anticipa el tipo de material que se debe elegir. Por ejemplo, el diseño de la carcasa, que es de alta presión, necesitará materiales compatibles con el mecanizado CNC.

La durabilidad del material está asociada al entorno al que se somete. Para entornos que requieren carcasas impermeables duraderas, se deben elegir los materiales pertinentes.

Materiales comunes utilizados para carcasas impermeables

Los materiales comunes utilizados para carcasas impermeables son los siguientes:

Los plásticos son versátiles y se eligen con mucha frecuencia para carcasas impermeables, ya que son resistentes a la corrosión. Sin embargo, no son tan resistentes como las carcasas metálicas.

Las carcasas impermeables se fabrican con metales compuestos por aluminio, acero inoxidable y acero.

• Acero: se utiliza en circunstancias en las que la tendencia a la corrosión es menor, por lo que es adecuado para entornos con menos probabilidades de corrosión. También es muy duradero y resistente, por lo que hace que las carcasas sean resistentes a los arañazos.
• Aluminio: el aluminio es adecuado para carcasas que necesitan estabilidad frente al agua salada. Ofrece resistencia a la corrosión. También es ligero y adecuado para entornos de base alcalina.
• Acero inoxidable: las carcasas de acero inoxidable son duraderas y resistentes a la corrosión.

Recomendaciones para el prototipado rápido de piezas impermeables

El proceso de diseño de una carcasa utiliza materiales de menor resolución para lograr el ajuste, la estética y las funciones correctas del diseño; ayuda a probar la capacidad de impermeabilización.

El PLA impreso en 3D es un proceso adecuado para conocer primero el aspecto de la carcasa. Ayuda a probar la interfaz de la pieza, que utiliza materiales como el nailon o el ABS impreso en 3D.

Los materiales plásticos utilizados para imprimir carcasas son de alta precisión, lo que da lugar a un sellado de alta calidad.

Para los sellados de alta presión, tendrá que considerar un prototipo de mecanizado CNC. Garantiza que la calidad de la superficie sea excelente y que el prototipo sea de alta precisión y con tolerancias ajustadas.

¿Qué acabados superficiales se pueden utilizar para carcasas impermeables?

La selección del tipo de acabado superficial para la carcasa impermeable depende del tipo de material con el que esté fabricada.

No obstante, a continuación se analizan los dos tipos de acabado superficial que se eligen con más frecuencia:

Anodizado

Anodizado puede ser de distintos tipos, como el anodizado con ácido sulfúrico, el anodizado duro y el anodizado con ácido crómico. Aportan una capa de resistencia a la corrosión a las carcasas de aluminio.

Además, el anodizado también mejora el aislamiento eléctrico, la resistencia al calor, la adherencia y la resistencia de unión.

Recubrimiento en polvo

El recubrimiento en polvo es un proceso de acabado superficial que añade una capa protectora al acero inoxidable. El polvo seco se fusiona sobre la superficie metálica mediante una carga eléctrica y, a continuación, la carcasa recubierta se deja curar para lograr el acabado final.

El recubrimiento en polvo hace que el acero inoxidable sea muy resistente a la corrosión y también añade una capa de espesor que mejora la tolerancia de la carcasa.

Consejos para el diseño de carcasas impermeables

Los consejos para carcasas impermeables que debe tener en cuenta son los siguientes:

• Puede que desee sellar la carcasa por completo, pero no es un enfoque adecuado. Si sella la carcasa por completo, será difícil que el vapor de aire entre y salga de ella.
• Las carcasas circulares son adecuadas para disponer de cubiertas impermeables. Son muy fáciles de usar y asequibles.
• Deben evitarse los sellados complejos; los componentes que se sellan juntos no deben ser más de tres.
• Cuando utiliza una junta, debe añadir soporte en todos los lados. Si no añade soporte, puede producirse un fallo de sellado, ya que la junta se sale de la zona de pinzamiento.

Conclusión

El diseño de una carcasa estanca requiere considerar todos los aspectos importantes, como los materiales, los diseños, etc.

Puede contactarnos en DEK. Le ofrecemos carcasas estancas de alta calidad y precisión. Contamos con profesionales e ingenieros formados y con experiencia, así como con máquinas avanzadas, para ayudarle a fabricar carcasas personalizadas.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se fabrica una carcasa estanca?

Existen diferentes formas de fabricar carcasas estancas, como con juntas tóricas y juntas. Se fabrican mediante procesos como el moldeo por inyección.

¿Qué clasificación IP es resistente a la intemperie?

Las clasificaciones IP resistentes a la intemperie incluyen IP66, IP67 e IP65. Estas carcasas ofrecen protección contra la humedad elevada.

¿Pueden fabricar una carcasa prototipo de plástico estanca?

Sí, se pueden elegir distintos tipos de plástico para fabricar carcasas estancas, y las juntas de goma también son muy populares.

¿Pueden realizar pruebas de estanqueidad?

Sí, colocando la carcasa bajo la columna de agua, puede probar su estanqueidad.