Los productos para uso al aire libre se enfrentan al agua en forma de lluvia torrencial, una manguera de lavado, un charco en la base de una carcasa, inmersión total y vapor. En todos estos casos, la carga recae sobre las mismas pocas interfaces, y una fuga rara vez se manifiesta como una falla evidente en la línea. No es sino meses después que surge como una reclamación de garantía.
Una junta de silicona es la solución habitual para aplicaciones húmedas y al aire libre, ya que la red de silicona curada conserva su elasticidad en un amplio rango de temperaturas y no se ve afectada por la luz ultravioleta ni por el ozono, a diferencia de lo que ocurre con los cauchos insaturados. Que el ensamblaje se mantenga seco depende de cuatro decisiones de diseño más que del nombre del compuesto: a qué tipo de exposición al agua debe resistir la pieza, qué grado de dureza tiene, cuánto se comprime y cómo se mantiene esa compresión a lo largo de miles de ciclos.
Esa secuencia, desde la exposición hasta la retención, es la forma en que un fabricante de sellos de silicona funciona a través de una pieza de servicio húmedo.
¿El sellador de silicona es adecuado para uso al aire libre?
Sí, frente a los propios factores de estrés del ambiente exterior. Una junta de silicona curada resiste mejor la radiación ultravioleta, el ozono y las temperaturas extremas que la mayoría de los elastómeros de uso general, y no se vuelve quebradiza después de una temporada al sol. La salvedad es que el desempeño al aire libre es una propiedad de la unión y no del material, por lo que un buen compuesto en una ranura mal diseñada seguirá teniendo fugas.
La razón fundamental radica en la cadena principal de siloxano. Romper un enlace de silicio a oxígeno requiere más energía que romper el enlace de carbono a carbono que predomina en los cauchos orgánicos, por lo que caucho de silicona mantiene sus propiedades en un rango de temperaturas más amplio y recupera su forma original tras la compresión, en lugar de permanecer aplanada. Esa misma estructura no absorbe en gran medida la radiación ultravioleta en el rango que llega a la superficie terrestre, y no tiene sitios insaturados que el ozono pueda atacar.
¿Sellador aplicado o junta de silicona preformada?
Detrás del mismo término de búsqueda se esconden dos productos distintos. Un sellador de juntas formado in situ se aplica en forma de pasta y se endurece dentro de la junta, sellándola al adherirse a ambas superficies y rellenar el espacio. Su desempeño depende de qué tan limpias estuvieran esas superficies, y la junta no puede comprimirse dos veces. Una junta o sello de silicona preformado se moldea a la medida antes del ensamblaje y sella al ser comprimido en un porcentaje conocido entre dos superficies; por lo tanto, la profundidad de la ranura, la compresión y la retención determinan el resultado, no la adhesión. Todo lo que se menciona a continuación sobre la compresión, el diseño de la ranura y la retención se refiere a esa segunda categoría.
Qué hay que tener en cuenta al elegir un sellador de silicona para uso exterior
En el caso de la versión en pasta, el sistema de curado es más importante que la etiqueta. Los sistemas acetoxi liberan ácido acético al curarse, lo cual es inofensivo para el vidrio y la cerámica, pero puede atacar a algunos metales en una junta cerrada; por eso, los grados neutros de alcoxi y oxima son los más comunes para uso con metal y concreto. Luego, revisa el módulo de elasticidad, la adhesión al sustrato real en lugar de a una muestra de prueba, y si la ficha técnica permite la exposición al agua prevista.
¿El sellador de silicona 100% es impermeable?
Un producto de silicona 100% curado es impermeable en el sentido cotidiano: no se disuelve, se hincha muy poco y evita que entre agua en una junta bien cerrada. Eso no es lo mismo que estar clasificado para inmersión permanente. No todos los selladores de silicona 100% están certificados para inmersión continua o exposición al agua a presión, y una ficha técnica que indique resistencia a la intemperie puede no mencionar nada sobre una pieza que se encuentre por debajo de la línea de flotación.
En esa afirmación se combinan dos propiedades. La absorción de agua describe la cantidad de líquido que absorbe el material curado, y en el caso de la silicona es tan baja que el cambio dimensional no representa un problema de diseño. La transmisión de vapor de agua es diferente: la silicona es permeable al vapor de agua, lo cual es adecuado para ensamblajes que deben permitir que se escape la condensación. Por lo tanto, un valor bajo de absorción no dice nada sobre el vapor.
En el caso de la inmersión continua, entran en juego otros cuatro factores: la deformación permanente por compresión determina si la pieza sigue ejerciendo resistencia al paso del tiempo después de un año; el comportamiento ante la hidrólisis determina cómo se comporta ante el agua caliente; la pérdida de adhesión determina si una interfaz seca permanece seca al cabo de doce meses; y la presión hidrostática determina cuánta fuerza intenta levantar el sello.
Impermeable, resistente al agua y estanco
Estas tres palabras se usan indistintamente en el ámbito del mercadotecnia, pero en una especificación técnica tienen tres significados distintos. «Resistente al agua» describe un producto que soporta la lluvia y las salpicaduras, sin que ello implique resistencia a la inmersión. «A prueba de agua» es una afirmación que no se basa en un método de prueba específico, por lo que debes preguntar según qué norma y nivel realizó las pruebas el proveedor. «Hermético», o un nivel de protección contra la entrada de agua especificado, es el resultado medido de una prueba definida realizada en una carcasa completa, y solo eso puede ser auditado.
Cuando una gota de sellador ya no es suficiente
Hay cuatro condiciones que hacen que un proyecto pase de ser una gota de material a una pieza moldeada. El ensamblaje debe abrirse para su mantenimiento, lo que destruye la unión curada cada vez que se hace. No existe retención mecánica, por lo que la unión depende por completo de la adhesión. La unión se desplaza con cambios de temperatura o bajo carga. O bien, se acumula agua sobre la unión. El agua salada y el agua clorada pertenecen al mismo grupo, ya que añaden una carga química además de la mecánica.
Selección de una junta de silicona adecuada para las condiciones de exposición al agua
Empieza por la exposición al agua y solo después ajusta la dureza, la compresión y la retención. Elegir primero la dureza y esperar que el ensamblaje se mantenga seco invierte la lógica, y es la razón más común por la que una pieza bien fabricada presenta fugas durante su uso.
Cinco regímenes de exposición al agua
La mayoría de las piezas para uso al aire libre y en entornos húmedos se clasifican en uno de cinco regímenes, y es el régimen el que determina qué solución de sellado debe priorizarse.
| Régimen | Condiciones típicas de servicio | Solución de sellado a la que se le debe dar prioridad | Revisión del diseño |
| Lluvia y salpicaduras provocadas por el viento | Intermitente, con sol y ciclismo diario | Un sellador resistente a la intemperie o una junta de compresión | Un recorrido continuo sin extremos abiertos |
| Salpicaduras y lavado | Chorros, mangueras y productos químicos de limpieza | Un anillo de sellado o una junta fijada mecánicamente | Retención frente a la presión del chorro |
| Inmersión intermitente | Charcos, salpicaduras y zambullidas, y luego el drenaje | Una configuración de sellado verificada mediante pruebas de inmersión | Drená los caminos para que el agua no se estanque |
| Inmersión continua o presión | Sumergido permanentemente, o presión de carga | Verificado en cuanto a presión, duración y compatibilidad de materiales | Deformación por compresión; ranura y compresión |
| Vapor y agua caliente | Hervidores, esterilización, lavado con agua caliente | Verificado para agua caliente y vapor | Rango de temperatura de la junta y la carcasa |
Los valores objetivo de dureza, tolerancia y deformación residual por compresión para la misma pieza se establecen en el Guía de especificaciones de sellos de silicona.
Resistencia de una junta a la presión del agua
La presión del agua necesita un punto contra el que empujar, por lo que la respuesta radica en el equilibrio de fuerzas y no en la elección del material. La presión hidrostática aumenta con la profundidad y actúa sobre la cara expuesta del sello, por lo que una junta diseñada para salpicaduras no tiene reserva alguna una vez que la carcasa queda sumergida en un charco. Lo que mantiene la junta en su lugar es la fuerza de sujeción de los herrajes, y esa fuerza debe resistir la vibración, la expansión térmica y la corrosión de los elementos de sujeción. Una ranura evita que la junta se desplace hacia el lado de baja presión, que no cuenta con soporte.
El aire atrapado es el factor que más se suele pasar por alto: una carcasa sellada que se calienta con el sol expande el aire en su interior mucho más de lo que la junta puede soportar, ejerciendo presión hacia afuera contra la junta que impide la entrada de agua. Las rejillas de ventilación y las membranas transpirables existen precisamente por esa razón.
Sal, cloro y agua dura
La niebla salina deja cristales en las grietas, y el crecimiento de estos cristales puede hacer que una junta se salga de su lugar. La silicona suele tolerar el agua clorada a la concentración habitual de las albercas, pero hay que verificar el comportamiento ante el cloro libre combinado con temperaturas elevadas. Los depósitos de agua dura forman incrustaciones debajo del labio de la junta, y una delgada capa de incrustaciones levanta la junta exactamente la cantidad necesaria para que comience la filtración por capilaridad. En los tres casos, el elastómero a menudo sigue estando en buen estado cuando el conjunto comienza a tener fugas.
Factores de estrés al aire libre que no son el agua
El desempeño de las juntas para uso exterior depende de la exposición combinada a la luz solar, los ciclos de temperatura, la humedad, los contaminantes y el estrés mecánico. Ningún factor es predominante, ya que todos actúan simultáneamente sobre la misma interfaz. Una carcasa expuesta al sol envejece principalmente debido al calor y a los ciclos diarios, mientras que una pieza sumergida lo hace principalmente debido a la compresión prolongada y a la química del agua a esa temperatura.
Los límites de los materiales en cuanto al agua, la temperatura y las propiedades químicas se recogen en resistencia a la silicona.
El sol, el ozono y los ciclos de temperatura
La luz ultravioleta altera más la superficie de la silicona que su interior. Es común que se produzca un efecto de «desprendimiento» y un endurecimiento superficial moderado, por lo que la pieza parece haber fallado cuando, en realidad, la superficie con ese aspecto solo retiene suciedad y una película de agua. Los ciclos diarios de temperatura son el factor más determinante para la estructura: una carcasa que oscila entre treinta y cincuenta grados Celsius entre la noche y la tarde mueve su sello todos los días, y una temporada de eso se traduce en miles de pequeñas compresiones.
Congelación-descongelación y agua retenida
Cuando el agua se acumula en una ranura, detrás de un sujetador o a lo largo del borde de una junta, una noche fría la convierte en hielo que se expande. La fuerza liberada por ese cambio de fase puede deformar una carcasa o desprender una interfaz de sellado de su sustrato. Este daño es causado por el agua atrapada, no por que la silicona se vuelva quebradiza, y la solución rara vez es un compuesto diferente: un orificio de drenaje, una pendiente, un chaflán o una línea de unión reubicada evitan que el agua se acumule.
Arena, lodo, polvo y crecimiento microbiano
Las partículas abrasivas que se acumulan en una ranura de sellado desgastan la superficie del sello y pueden mantenerla abierta. El polvo fino y el lodo seco también absorben agua y la conducen hacia una grieta, lo que explica por qué una junta que se ve limpia por fuera permanece húmeda por dentro. Las juntas húmedas y a la sombra suelen ser el lugar donde se desarrollan el moho y las algas, lo cual es más un problema estético que una falla en el sellado.
Puntos de sellado en el equipo para actividades al aire libre
La mayoría de los equipos para actividades al aire libre presentan fugas en unas pocas uniones predecibles, en lugar de hacerlo al azar. Identificar primero la unión facilita la elección de la junta, ya que esto indica de antemano si la junta se comprimirá una sola vez o se volverá a sellar muchas veces, y si el agua se escurrirá por ella o se acumulará sobre ella.
| Engranaje o conjunto | Formato típico de un sello | ¿Qué determina el éxito? |
| Cajas para exteriores, cajas de conexión y carcasas de control | Junta de cordón o moldeada en una ranura | Protección verificada en todo el recinto |
| Altavoces portátiles, linternas frontales y dispositivos electrónicos de mano | Junta moldeada o sello sobremoldeado | Resistencia a caídas y vibraciones |
| Hieleras, bolsas impermeables y estuches herméticos | Junta plana o sello de labio moldeado | Fuerza de sujeción uniforme |
| Botellas, sistemas de hidratación y vasos | Anillo pequeño moldeado o sello de válvula | Ciclos repetidos de apertura y cierre |
| Carcasas para bicicletas eléctricas, scooters y equipos eléctricos | Junta moldeada sujeta por la sujeción del elemento de fijación | Ciclos de temperatura y vibración |
| Equipos para jardinería, lavado a presión y riego | Sello anular con retención mecánica | Presión del chorro y compatibilidad con el limpiador |
| Accesorios para embarcaciones y deportes acuáticos | Junta moldeada, herrajes resistentes a la corrosión | Exposición a la sal y corrosión de los elementos de sujeción |
| Accesorios para iluminación solar y de exteriores | Junta moldeada con un conducto de ventilación | Acumulación de calor y compensación de presión |
Sellado reparable en lugar de un cordón permanente
Cuando es necesario volver a abrir un ensamblaje, una pieza moldeada ofrece mejores resultados que un cordón de sellador, ya que la junta de sellador se daña al desmontarla y no se puede reconstruir con la misma calidad en el lugar de instalación. Entre las piezas moldeadas, el cordón en una ranura se coloca por sí solo y tolera una mayor compresión, mientras que una junta plana depende de un ancho de superficie de contacto controlado y de una cara plana. Los formatos y sus prácticas de instalación se comparan en Tiras de sellado de silicona, empaques y anillos de O.
Modos de falla y verificación
La entrada de agua suele tener su origen en la junta, los herrajes o el proceso de ensamblaje, más que en la silicona; por lo tanto, el diagnóstico comienza por identificar cuál de esos tres elementos se movió.
Seis modos de falla y sus soluciones
| Síntoma | Causa probable | Solución de diseño o de proceso |
| Fuga en el primer ensamblaje | Junta cortada, retorcida o aplastada durante el montaje | Entradas ranuradas; mantener el sellado durante el ensamblaje |
| Fuga tras semanas de inmersión | Deformación por compresión: la pieza deja de ejercer resistencia | Compuesto con menor deformación permanente por compresión; vuelve a verificar la compresión |
| El agua se desplaza a lo largo de una veta | Trayectoria capilar entre dos superficies humedecidas | Recorrido continuo de la junta; elimine la rendija |
| Fuga en una esquina o en un punto bajo | Agua estancada en la junta | Agrega un orificio de drenaje, una pendiente o un chaflán |
| Daños tras una noche fría | Agua atrapada que se congela en una ranura | Retira el colector de agua; evita los espacios sin salida |
| Vuelve a haber una fuga después del servicio de campo | Los elementos de sujeción están flojos; la junta no está bien colocada | Especificaciones de torque; un sello de posicionamiento automático |
La deformación permanente por compresión es el mecanismo que subyace a la segunda fila y es medible: el método de ensayo para determinar la deformación permanente por compresión de cauchos vulcanizados y termoplásticos se define en ISO 815-1, que distingue entre una prueba de clasificación breve y la prueba de envejecimiento más prolongada que se utiliza para predecir el desempeño de sellado.
Pruebas de Ingress antes del lanzamiento general
Los niveles de protección contra la entrada de agua y polvo no son intercambiables, y la diferencia radica en lo que la prueba le hace a la muestra. La clasificación de salpicaduras cubre el agua rociada sobre la carcasa desde un ángulo; la de chorro, un chorro dirigido a una presión y distancia especificadas; la de inmersión temporal, una profundidad definida y una duración corta; y la de inmersión continua, la profundidad, la duración y la temperatura que indica el fabricante. El marco en el que se basan esos niveles se publica en IEC 60529. Hay un punto que vale la pena repetir: el nivel se aplica a todo el recinto, nunca a una pieza de silicona sin recubrimiento.
El orden de las pruebas determina si el resultado tiene algún significado. Un ensamblaje nuevo puede pasar una prueba de agua y, aun así, fallar en el campo, porque los ciclos de temperatura aún no han desplazado el sello dentro de su ranura. Realizar primero los ciclos térmicos y una verificación de repetibilidad del ensamblaje, y luego la prueba de agua correspondiente, responde a la pregunta que se plantea el cliente, y la secuencia debe ajustarse al riesgo del producto. La verificación debe realizarse en sustratos de producción con un lote de compuesto trazable, y ambos deben ser fabricante de piezas de silicona de precisión se integra en el primer bucle de artículos.
Preguntas frecuentes
¿Se endurece la silicona en un ambiente húmedo?
Un sellador de curado por humedad necesita vapor de agua del aire, no agua líquida, por lo que una alta humedad acorta el tiempo de formación de la capa superficial en lugar de obstaculizar el curado. La inmersión es diferente: el agua que se acumula sobre el cordón interfiere con el desarrollo de la adhesión, por lo que una unión que esté completamente sumergida en agua tal vez nunca alcance la adherencia que tendría en el aire. Una pieza de silicona moldeada ya está curada cuando se empaqueta, por lo que la pregunta no se aplica a una junta o a un anillo O.
¿Funciona el sellador de silicona por debajo de la línea de flotación?
Solo si el producto está expresamente diseñado para la inmersión y la unión cuenta con soporte mecánico. La presión del agua aumenta con la profundidad y empuja un cordón sin soporte fuera de su ranura, y una junta diseñada para salpicaduras no tiene capacidad para soportar esa carga. Para una interfaz permanentemente sumergida, la solución práctica es una junta preformada comprimida en una ranura, con fuerza de sujeción proporcionada por sujetadores protegidos contra la corrosión. Un cordón por debajo de la línea de flotación es, en el mejor de los casos, una barrera secundaria.
¿En qué medida la vida útil de una junta para uso exterior depende del compuesto y en qué medida del diseño de la junta?
La mayor parte depende de la unión. Dos compuestos comparables en la misma ranura difieren mucho menos que un mismo compuesto en una ranura en buenas condiciones y en una en malas condiciones. El compuesto establece el límite máximo —es decir, el rango de temperatura, la resistencia química y la deformación permanente que puede soportar—, mientras que la unión determina si se alcanza ese límite. Una especificación que nombre un grado pero deje sin definir la compresión, la retención y el drenaje ha resuelto solo la mitad del problema.
