La compresión del sello del cable empieza por la geometría, pero la presión de contacto también depende de la carga, la respuesta del material y la forma del inserto montado. La comparación entre el cable y la abertura describe el ajuste inicial. Una reducción especificada describe cómo cambia una abertura. La presión de contacto media describe la carga normal distribuida sobre un área de contacto definida. Use la magnitud que responda a su pregunta de diseño.
Empiezo por etiquetar cada dato de entrada como libre, montado, bajo carga o recuperado. Esta distinción sencilla mantiene separada una dimensión medida en un manguito suelto de otra medida bajo una tuerca apretada. Los ejemplos siguientes usan dimensiones y cargas supuestas para mostrar los cálculos; al elegir o instalar el prensaestopas, aplique el rango de diámetros de cable y las instrucciones de montaje del modelo seleccionado.
Conclusiones clave
- Anote el estado de medición y la tolerancia junto a cada dimensión del cable y del sello.
- Indique el denominador al comunicar un porcentaje de solapamiento o reducción.
- Evalúe las dimensiones mínima y máxima permitidas además del ajuste nominal.
- Calcule la presión de contacto media a partir de la carga normal y del área que la soporta.
- Tras estas comparaciones geométricas, compruebe el contacto local del sello montado y las funciones requeridas.
La abertura libre es el orificio del inserto antes de la deformación de montaje indicada. Su diámetro resulta útil para comparar el ajuste, mientras que una dimensión bajo carga describe un estado posterior. Anote el estado junto al valor para distinguir las mediciones tomadas en etapas diferentes.
| Magnitud | Estado que se debe registrar | Qué permite determinar |
|---|---|---|
| Diámetro exterior del cable | Estado de la cubierta, ubicación de la medición y tolerancia | La superficie que entra en contacto con el inserto |
| Abertura libre | Inserto suelto antes de la deformación de montaje | Solapamiento o separación inicial entre el cable y la abertura |
| Abertura montada | Cierre definido, con o sin cable según se especifique | El cambio geométrico resultante |
| Área de contacto | Interfaz elegida bajo una carga definida | La superficie que soporta la fuerza normal |
| Dimensión recuperada | Estado descargado tras las condiciones de recuperación indicadas | Deformación que permanece tras la exposición |
En un cable ovalado, conserve las dimensiones menor y mayor. Un promedio puede ocultar holgura en un sector y una interferencia intensa en otro sector. Un inserto ranurado o un orificio perfilado también necesita dimensiones que describan sus superficies reales de contacto. Relaciono la medición con la superficie que tocará el sello y después consulto la guía de diseño de anillos de sellado para seguir cómo se cierra el inserto.
Solapamiento diametral es el diámetro del cable menos el diámetro de la abertura libre. Sea el diámetro exterior del cable y el diámetro de la abertura libre. Para contornos redondos y concéntricos, el solapamiento radial nominal equivale a la mitad de esa diferencia:
Expresar el solapamiento con relación al diámetro del cable da:
Suponga que ambas dimensiones describen elementos circulares en el estado libre indicado. El solapamiento diametral es 12,00 − 11,40 = 0,60 mm y el solapamiento radial nominal es 0,30 mm. Al dividir 0,60 mm por el diámetro del cable de 12,00 mm se obtiene un solapamiento del 5,00 % con referencia al diámetro del cable.
Si el denominador es, en cambio, la abertura de 11,40 mm, el resultado es 5,26 %. Las dimensiones no cambian; cambia la referencia. Indico el denominador junto al porcentaje para poder comparar dibujos y hojas de cálculo sobre la misma base.
Estos contornos superponen dos mediciones en estado libre. Durante el montaje, el inserto y posiblemente el cable se deforman según su forma, la respuesta del material y el espacio disponible. Use el solapamiento para describir la geometría inicial y después evalúe esa deformación en el diseño completo.
Un resultado negativo describe una separación en estado libre. Compruebe cómo cierra el prensaestopas el inserto y si el cable está dentro del rango declarado. Un resultado positivo describe una interferencia antes del montaje; evalúe la inserción, la carga sobre la cubierta y el cierre según el diseño real del sello. La guía de dimensionamiento de prensaestopas explica cómo comparar el intervalo completo de diámetros del cable con ese rango.
Las dimensiones nominales describen una combinación. El cable más pequeño con la abertura más grande produce el menor solapamiento; el cable más grande con la abertura más pequeña produce el mayor. Para la misma definición circular:
Suponga que el cable mide 12,00 ± 0,10 mm y que la abertura libre mide 11,40 ± 0,15 mm. Son tolerancias ilustrativas, no límites de fabricación recomendados.
| Combinación | Solapamiento diametral | Solapamiento radial | Porcentaje con referencia al cable |
|---|---|---|---|
| Cable pequeño, abertura grande: 11,90 y 11,55 mm | 0,35 mm | 0,175 mm | 2,94 % |
| Nominal: 12,00 y 11,40 mm | 0,60 mm | 0,300 mm | 5,00 % |
| Cable grande, abertura pequeña: 12,10 y 11,25 mm | 0,85 mm | 0,425 mm | 7,02 % |
Por tanto, el 5 % nominal representa un posible intervalo de aproximadamente 2,94–7,02 % en este ejemplo. Compruebo ambos extremos frente al ajuste y la deformación permitidos por el diseño. Este es un intervalo dimensional del peor caso; no asigna una probabilidad a ninguno de los extremos. La temperatura, el hinchamiento o un cambio en el estado de la cubierta requieren dimensiones correspondientes a ese estado modificado.
Una relación de áreas compara tamaños de secciones transversales. En contornos circulares de cable y abertura, el área es proporcional al diámetro al cuadrado:
Con los valores nominales de 12,00 mm y 11,40 mm se obtiene 1,108, es decir, aproximadamente el 110,8 %. La sección transversal circular del cable tiene un área aproximadamente un 10,8 % mayor que la de la abertura libre. Esta es una comparación de las áreas de abertura; la deformación del material se calcula a partir del cambio en las propias dimensiones del material.
Para el material del sello, considere también el contorno exterior, la longitud y el espacio hacia el que puede desplazarse. Dos insertos con el mismo orificio pueden tener espesores de pared y mecanismos de cierre distintos. Esas diferencias afectan a la deformación y a la carga soportada en la superficie del cable. Distinga entre el área del orificio, el área del material y el área de contacto bajo carga.
La reducción de abertura compara la misma abertura antes y después de un cambio definido. Si una instrucción de diseño especifica una reducción fraccionaria con respecto a su diámetro inicial, entonces:
Use para una reducción del 5 %. Si se parte de una abertura circular de 10,00 mm, el diámetro resultante es 9,50 mm. Su área cambia de 78,54 mm² a 70,88 mm², una reducción del área del 9,75 %. Los porcentajes de diámetro y de área difieren porque el área depende del diámetro al cuadrado.
El valor de entrada del 5 % es aquí una suposición de diseño declarada. Obtenga la posición de cierre o la abertura resultante del plano pertinente, de una medición o de un modelo de deformación validado. El par de apriete de la tuerca actúa a través de la fricción de la rosca y del mecanismo de cierre del prensaestopas; por ello, use el par prescrito para montar el producto y la información dimensional adecuada para este cálculo.
Cuando un cable ocupa el orificio, incluya su tamaño y su deformación en la geometría. Una reducción calculada con el orificio vacío describe la condición sin cable; la interfaz bajo carga con un cable puede adoptar una forma distinta.
La presión media de contacto es la carga normal distribuida sobre el área de contacto correspondiente. Si la carga y el área se establecen de forma independiente:
Una carga normal hipotética de 600 N sobre 300 mm² da 2 N/mm², equivalente a 2 MPa. La tabla de unidades del SI del NIST define la presión en pascales como N/m². Un milímetro cuadrado equivale a una millonésima parte de un metro cuadrado, por lo que 1 N/mm² equivale a 1 MPa.
Compruebo la dirección y la definición de la superficie de la carga antes de usarla. Alrededor de un cable cilíndrico, es la suma de las magnitudes de las fuerzas normales locales sobre el área seleccionada. Las fuerzas radiales opuestas pueden cancelarse como vectores aunque ambos lados soporten presión. Mantenga separada una fuerza axial de la tuerca de esta carga de contacto circunferencial, salvo que un modelo adecuado de transferencia de carga las relacione.
Para una banda cilíndrica completa supuesta explícitamente, el área aparente es la circunferencia multiplicada por la longitud axial de contacto: . Use el diámetro y la longitud del estado bajo carga definido. Antes de dividir, confirme que la fuerza corresponde a esa misma banda. El área de un disco proyectado, una cara anular y una banda cilíndrica describen superficies diferentes.
El promedio puede ocultar zonas de presión alta y sectores con poco contacto. Siga el contacto alrededor del cable y a lo largo de la banda de sellado al evaluar una vía de fuga. La guía microscópica de sellado relaciona el contacto superficial con estas rutas continuas de fuga.
La palabra «compresión» puede referirse a varias mediciones. Primero comparo las definiciones y después los valores. Así se evita confundir un resultado geométrico útil con el resultado de un ensayo de material.
| Magnitud | Referencia y significado |
|---|---|
| Solapamiento con referencia al cable | Diámetro exterior del cable menos la abertura libre, dividido por el diámetro exterior del cable |
| Reducción de la abertura | Cambio de una abertura con respecto a su dimensión original |
| Compresión de junta tórica | Reducción de la altura de la sección transversal con respecto a la sección original |
| Compresión de junta | Reducción del espesor bajo un cierre o una carga definidos |
| Deformación permanente por compresión | Deformación residual tras la compresión y recuperación especificadas |
| Presión media de contacto | Carga normal dividida por la superficie que soporta esa carga |
La deformación permanente por compresión describe la deformación residual tras un ensayo y una recuperación definidos, mientras que el aplastamiento describe la deformación impuesta en la geometría instalada. ASTM D395-18(2025) cubre métodos de deformación permanente por compresión del caucho bajo condiciones especificadas de fuerza o deflexión. Indique el método y las condiciones de recuperación junto con el valor comunicado. Para los cambios mientras el inserto sigue bajo carga, consulte el comportamiento bajo carga sostenida descrito en la guía sobre flujo en frío del sello.
La secuencia práctica consiste en calcular la magnitud geométrica prevista, evaluar el contacto resultante bajo carga y después ensayar las funciones requeridas del conjunto de entrada de cable montado. IEC 62444:2010 aborda la construcción y el rendimiento de prensaestopas completos. Relacione los cálculos con el prensaestopas, el sello y el cable seleccionados, y aplique sus requisitos de montaje y rendimiento para la aceptación.
Los cálculos de compresión del sello del cable resultan útiles cuando están claros el estado y la referencia de cada dato de entrada. El solapamiento compara el cable con la abertura libre; los límites de tolerancia muestran el intervalo alrededor del ajuste nominal. La reducción de abertura y las relaciones de áreas describen cambios geométricos distintos, por lo que conviene indicar sus denominadores.
Cuando la pregunta se refiere a la presión, uso la carga normal y su área de contacto correspondiente. Después examino el contacto alrededor del cable y las funciones que debe conservar la entrada montada. Así relaciono la hoja de cálculo con el sello físico y mantengo diferenciados el solapamiento, el aplastamiento, la deformación permanente por compresión y la presión.
El solapamiento con referencia al cable divide la diferencia entre el cable y la abertura por el diámetro exterior del cable. La compresión de una junta tórica y la compresión de una junta plana describen, en cambio, cambios en la sección transversal o el espesor del material. Identifique la dimensión de referencia y el estado bajo carga antes de comparar los porcentajes.
Un valor negativo describe una abertura libre mayor que el cable. Si el prensaestopas cierra el inserto durante el montaje, evalúe su recorrido de cierre y el rango de diámetros de cable declarado. Después del montaje, evalúe la geometría bajo carga y la función de sellado resultantes.
La conversión requiere un modelo de la fricción de la rosca, la geometría y el mecanismo de cierre. Para calcular la presión de contacto media, use la carga normal resultante y el área de contacto correspondiente. Para el conjunto seleccionado, uso datos de carga justificados de forma independiente o un modelo validado y sigo sus instrucciones de montaje para el apriete.
El área circular depende del diámetro al cuadrado. Al reducir el diámetro al 95 % de su valor original, el área conserva el 90,25 % del valor original: una reducción del 9,75 %. Este resultado describe la geometría de la abertura; la deformación del material del sello también depende de su contorno exterior, su longitud y el espacio disponible.