Si la principal exigencia es conservar la flexibilidad y la recuperación elástica a temperaturas extremadamente bajas, debe evaluarse primero el caucho de silicona fenílica. Si la junta debe permanecer en contacto prolongado con gasolina, combustible de aviación u otros hidrocarburos, normalmente debe evaluarse primero el caucho de fluorosilicona.

Sin embargo, cuando ambos requisitos existen simultáneamente, no basta con aplicar la regla simple de “silicona fenílica para bajas temperaturas y fluorosilicona para combustibles”.

Algunos cauchos de silicona fenílica pueden conservar su flexibilidad por debajo de −100 °C, mientras que el límite inferior de funcionamiento publicado para determinados cauchos de fluorosilicona se sitúa alrededor de −70 °C. Cuando la temperatura de servicio se aproxima o desciende por debajo del límite inferior del grado de fluorosilicona considerado, debe verificarse su capacidad de sellado a baja temperatura, aunque también se requiera resistencia al combustible.

¿Para qué condiciones es adecuado el caucho de silicona fenílica?

La incorporación de una proporción adecuada de grupos fenilo en la cadena molecular del caucho de silicona puede reducir su tendencia a cristalizar a bajas temperaturas y mejorar su flexibilidad.

Sin embargo, un mayor contenido de fenilo no garantiza automáticamente mejores propiedades a baja temperatura. El resultado depende conjuntamente de la proporción de fenilo, la estructura de la goma base, los rellenos, la dureza y el sistema de vulcanización.

El caucho de silicona fenílica puede evaluarse prioritariamente para:

• Juntas estáticas y conexiones flexibles en ambientes extremadamente fríos

• Componentes de amortiguación, flexión o movimiento a baja temperatura

• Aplicaciones en las que la recuperación elástica a baja temperatura sea el requisito principal

• Aplicaciones con baja exigencia de resistencia a combustibles hidrocarbonados o con compatibilidad química previamente verificada

La principal ventaja del caucho de silicona fenílica es su comportamiento a baja temperatura, no su resistencia al combustible.

El caucho de silicona fenílica convencional puede presentar una hinchazón considerable y cambios en sus propiedades mecánicas al entrar en contacto con gasolina, diésel y determinados hidrocarburos. No debe utilizarse directamente en sistemas de sellado de combustible sin realizar pruebas con el medio real.

Incluso un contacto de corta duración no puede considerarse automáticamente seguro. También deben evaluarse la composición del combustible, la temperatura, el tiempo de contacto y la variación dimensional admisible de la junta.

¿Para qué condiciones es adecuado el caucho de fluorosilicona?

El caucho de fluorosilicona incorpora grupos orgánicos fluorados en la cadena de siloxano. Se utiliza habitualmente en juntas que deben combinar adaptación térmica con resistencia a combustibles, aceites, disolventes u otros hidrocarburos.

Entre sus aplicaciones se encuentran las juntas de conexión de sistemas de combustible, juntas de motor, diafragmas y otros componentes que requieren resistencia a combustibles y aceites.

Algunos grados publicados de fluorosilicona líquida presentan intervalos de funcionamiento de aproximadamente −70 °C a 200 °C y pueden resistir combustibles hidrocarbonados no polares, aceites y disolventes. Este intervalo corresponde a familias de productos específicas y no debe considerarse una propiedad universal de todos los cauchos de fluorosilicona.

El caucho de fluorosilicona puede evaluarse prioritariamente para:

• Juntas de sistemas de combustible de automóviles y aeronaves

• Componentes en contacto prolongado con gasolina, diésel, combustible de aviación o aceites hidrocarbonados

• Juntas que requieren resistencia química y cierta flexibilidad a baja temperatura

• Capas interiores de mangueras de combustible, juntas de conectores, diafragmas y componentes de válvulas

El caucho de fluorosilicona no resiste todos los combustibles, aceites y disolventes. Los hidrocarburos aromáticos, los alcoholes, los aditivos y la temperatura del medio pueden modificar la hinchazón y las propiedades mecánicas del material. Por ello, sigue siendo necesario ensayarlo con el medio real.

¿Cuáles son las principales diferencias de comportamiento a baja temperatura?

Según los límites de funcionamiento de algunos grados disponibles, los cauchos de silicona fenílica especializados pueden conservar la flexibilidad a temperaturas más bajas que los cauchos de fluorosilicona convencionales. Por este motivo, suelen ofrecer más opciones para aplicaciones en frío extremo.

Sin embargo, −60 °C o −70 °C no deben utilizarse como una frontera fija para todos los materiales. Los diferentes grados pueden emplear métodos de ensayo, geometrías de probeta y criterios de fallo distintos.

La temperatura de fragilidad, la temperatura de transición vítrea, la temperatura de retracción a baja temperatura y la temperatura mínima de servicio no son parámetros intercambiables.

Cuando la temperatura de funcionamiento se aproxime o sea inferior al límite establecido para el grado de fluorosilicona considerado, deben verificarse especialmente:

1. La variación de dureza a baja temperatura

2. La recuperación elástica a baja temperatura

3. La presión de contacto bajo compresión

4. La deformación permanente por compresión después de ciclos a baja temperatura

5. La capacidad de sellado a baja temperatura después de la inmersión en combustible

Aunque el caucho de fluorosilicona cumpla los requisitos de resistencia al combustible, esto no demuestra que su capacidad de sellado a baja temperatura sea adecuada.

¿Qué condiciones deben confirmarse antes de seleccionar el material?

Condiciones de temperatura

Debe definirse:

• Temperatura mínima de arranque

• Temperatura de funcionamiento continuo

• Duración de la exposición a baja temperatura

• Existencia de ciclos térmicos repetidos

• Funcionamiento estático o dinámico de la junta a baja temperatura

• Criterio de fallo: endurecimiento, agrietamiento, recuperación insuficiente o fuga

Medio de contacto

“Combustible” no es un único medio. Debe confirmarse:

• Gasolina, diésel o combustible de aviación

• Presencia de etanol, hidrocarburos aromáticos u otros aditivos

• Inmersión continua, contacto intermitente o exposición únicamente a vapores

• Contacto simultáneo con lubricantes, agentes de limpieza o refrigerantes

• Temperatura del medio y presión de funcionamiento

Diseño de la junta

Las juntas tóricas, los diafragmas, las mangueras y las juntas planas tienen criterios de fallo diferentes:

• En las juntas tóricas deben evaluarse principalmente la deformación permanente por compresión, los cambios dimensionales y la recuperación elástica.

• En los diafragmas deben evaluarse la flexión a baja temperatura y la resistencia a la fatiga.

• En las mangueras deben evaluarse la resistencia química de la capa interior, la permeación y la adherencia entre capas.

• En las juntas dinámicas también deben considerarse la fricción, el desgaste y el estado de lubricación proporcionado por el medio.

Coste y condiciones de suministro

El caucho de fluorosilicona suele ser un elastómero especial de mayor coste y, normalmente, su precio de compra es superior al del caucho de silicona fenílica convencional. Sin embargo, la diferencia concreta depende del grado, la formulación, la cantidad adquirida y el canal de suministro, por lo que no debe expresarse mediante un multiplicador universal.

Durante la selección también deben confirmarse:

• Coste del material por pieza

• Cantidad mínima de pedido

• Plazo de entrega

• Consistencia entre lotes

• Necesidad de modificar moldes o procesos

• Costes de mantenimiento y parada provocados por un fallo del material

No debe compararse únicamente el precio de la materia prima ni ignorarse el riesgo real de fuga para reducir costes.

¿Cómo elegir entre ambos materiales?

Evaluar primero el caucho de silicona fenílica

Es adecuado cuando la temperatura mínima es extremadamente baja y la recuperación elástica a baja temperatura constituye el principal desafío, siempre que no exista contacto prolongado con combustibles hidrocarbonados o que la compatibilidad con el medio ya haya sido verificada.

Si la junta debe entrar en contacto con gasolina, diésel o combustible de aviación, utilizar directamente un caucho de silicona fenílica convencional suele implicar un riesgo elevado. Sus propiedades a baja temperatura no son suficientes para justificar por sí solas la selección.

Evaluar primero el caucho de fluorosilicona

Es adecuado cuando se requiere contacto prolongado con combustibles, aceites u otros hidrocarburos y la temperatura mínima de funcionamiento permanece dentro del intervalo validado del grado de fluorosilicona considerado.

Al seleccionar fluorosilicona también deben verificarse la recuperación a baja temperatura, la deformación permanente por compresión, la hinchazón causada por el medio y la permeación del combustible. No debe confiarse únicamente en una etiqueta de “resistente al aceite” o “resistente al combustible”.

Cuando las exigencias de frío extremo y resistencia al combustible son muy altas

Si la temperatura mínima está por debajo del límite fiable del caucho de fluorosilicona considerado y, además, se requiere contacto prolongado con combustible, es posible que ni la silicona fenílica ni la fluorosilicona puedan satisfacer por sí solas todos los requisitos.

En este caso pueden evaluarse:

• Estructuras multicapa con una capa interior resistente al combustible y una capa exterior resistente a bajas temperaturas

• Revestimientos resistentes al medio combinados con una estructura de sellado elástica a baja temperatura

• Separación funcional entre la barrera contra combustible y la función de sellado elástico

• Otros elastómeros especiales o sistemas de sellado compuestos

Una estructura compuesta no consiste simplemente en superponer dos cauchos. También deben verificarse la adherencia entre capas, las diferencias de expansión térmica, la permeación del combustible, la fatiga por flexión y el proceso de fabricación.

¿Qué propiedades deben validarse?

Las pruebas deben realizarse con el combustible real y bajo las temperaturas reales de servicio. Se recomienda comparar:

1. Cambios de masa y volumen antes y después de la inmersión

2. Cambios de dureza, resistencia a la tracción y elongación

3. Deformación permanente por compresión

4. Flexión, retracción o recuperación elástica a baja temperatura

5. Comportamiento a baja temperatura después de la inmersión en combustible

6. Estado del sellado después de ciclos térmicos

7. Fatiga y desgaste de componentes dinámicos

8. Permeación del combustible y fugas reales

9. Montaje y ensayo de presión de la junta terminada

Una inmersión en combustible únicamente a temperatura ambiente o un ensayo exclusivamente a baja temperatura no representan completamente la combinación de frío y combustible.

Errores frecuentes de selección

• Suponer que un mayor contenido de fenilo siempre mejora el comportamiento a baja temperatura

• Suponer que el contacto breve con combustible no hinchará el caucho de silicona fenílica

• Suponer que el caucho de fluorosilicona resiste todos los combustibles y disolventes

• Tratar la temperatura mínima de un grado como propiedad de toda la categoría de materiales

• Realizar únicamente una inmersión a temperatura ambiente sin probar después a baja temperatura

• Ensayar solo probetas de material y no la junta terminada

• Comparar únicamente el precio del material e ignorar los costes de proceso, mantenimiento y fallo

• Ignorar la influencia de la dureza, los rellenos, el sistema de vulcanización y las dimensiones de la pieza

Procedimiento recomendado de selección

Paso 1: Confirme la temperatura mínima, la composición del combustible, la presión de trabajo, el tiempo de contacto y el tipo de junta.

Paso 2: Determine si el principal riesgo de fallo es la pérdida de elasticidad a baja temperatura o la hinchazón y degradación provocadas por el combustible.

Paso 3: Realice una selección preliminar entre caucho de silicona fenílica, caucho de fluorosilicona o una estructura compuesta.

Paso 4: Realice pruebas de inmersión, baja temperatura, compresión y ciclos térmicos utilizando el combustible y las temperaturas reales.

Paso 5: Compare los costes del material, las condiciones de procesamiento, la estabilidad del suministro y los costes de mantenimiento.

Paso 6: Seleccione el material y la formulación finales únicamente después de validar la junta terminada y realizar pruebas de fugas.

Como proveedor de soluciones para toda la cadena de la industria de las siliconas, IOTA SILICONE OIL (Anhui) CO., LTD. puede ayudar a seleccionar goma base de silicona fenílica, caucho de silicona fenílica, caucho de fluorosilicona, sílice y otros aditivos de silicona relacionados.

El grado específico, la formulación y la temperatura mínima de servicio deben determinarse según el medio real, el método de ensayo aplicable y los resultados de validación obtenidos con la pieza terminada del cliente.

Preguntas frecuentes

¿Puede utilizarse directamente el caucho de silicona fenílica en juntas para combustible?

Por lo general, no se recomienda utilizarlo sin validación previa. El caucho de silicona fenílica convencional suele presentar menor resistencia a combustibles hidrocarbonados, como gasolina y diésel, que el caucho de fluorosilicona, y puede experimentar hinchazón y pérdida de propiedades mecánicas.

Si es necesario utilizarlo, deben realizarse ensayos de inmersión en el combustible real y una validación de la junta terminada.

¿El caucho de fluorosilicona siempre resiste mejor las bajas temperaturas que el caucho de silicona fenílica?

No. Algunos cauchos de silicona fenílica especializados pueden conservar su flexibilidad por debajo de −100 °C, mientras que el límite inferior publicado para ciertos materiales de fluorosilicona se sitúa aproximadamente en −70 °C.

Deben compararse los grados concretos y sus correspondientes métodos de ensayo.

¿Qué debe hacerse si la temperatura es inferior a −70 °C y el contacto con combustible es obligatorio?

Es posible que un único caucho de silicona fenílica o de fluorosilicona no pueda cumplir ambos requisitos. Pueden evaluarse juntas compuestas multicapa, revestimientos resistentes al combustible combinados con estructuras elásticas para baja temperatura u otras soluciones con elastómeros especiales.

¿Cuáles son los indicadores más importantes para una junta de combustible a baja temperatura?

Deben evaluarse conjuntamente la recuperación elástica a baja temperatura después de la inmersión en combustible, el cambio de volumen, la deformación permanente por compresión y las fugas reales. No basta con comparar únicamente la temperatura mínima o la clasificación de resistencia al aceite.

¿Pueden sustituirse la gasolina, el diésel y el combustible de aviación por un mismo líquido de ensayo?

No directamente. Estos combustibles contienen proporciones diferentes de hidrocarburos aromáticos, alcoholes y aditivos. Debe utilizarse el combustible real o un líquido de ensayo normalizado que represente las condiciones de servicio.

¿Por qué puede presentar fugas una junta terminada aunque la probeta del material haya superado el ensayo?

El rendimiento del sellado también depende de la dureza, las tolerancias dimensionales, el porcentaje de compresión, el diseño de la ranura, el estado superficial, la presión y el método de montaje. Por ello, es necesario validar la junta terminada.

¿Un mayor contenido de fenilo mejora siempre el comportamiento a baja temperatura?

No. El comportamiento en frío extremo depende de una proporción adecuada de fenilo, junto con la estructura de la goma base, los rellenos, la dureza y el sistema de vulcanización. El contenido de fenilo no debe maximizarse como un objetivo aislado.

¿Por qué el caucho de fluorosilicona suele ser más caro?

El caucho de fluorosilicona es un elastómero fluorado especial cuyas materias primas y procesos de fabricación suelen ser más costosos. El precio real también depende del grado, la formulación, la cantidad y el canal de suministro, por lo que debe evaluarse mediante una cotización específica.