Cómo ventilar una carcasa estanca
Cómo ventilar una carcasa estanca sin comprometer su protección
Una carcasa estanca protege los componentes electrónicos, los sensores o los dispositivos que alberga contra el agua, el polvo y los contaminantes. Sin embargo, si se cierra sin tomar las precauciones adecuadas, genera un problema: el aire atrapado en su interior reacciona a las variaciones de temperatura y presión, y ejerce una presión constante sobre las juntas que se supone que deben protegerla. La solución no consiste en renunciar a la estanqueidad, sino en permitir que la carcasa respire de forma controlada, gracias a una membrana de ventilación que equilibra la presión, evacua la humedad y sigue impidiendo la entrada de agua líquida y polvo.
¿Por qué debe «respirar» una carcasa estanca?
El aire contenido en una carcasa cerrada sigue una regla física sencilla: cuando la temperatura sube, se expande y la presión interna aumenta; cuando baja, se contrae y la presión disminuye. Estos ciclos se repiten cada vez que se enciende un componente, cada vez que se expone al sol, cada vez que llueve o se lava, lo que enfría bruscamente la carcasa. Las variaciones de la presión atmosférica, sobre todo con la altitud, añaden una tensión adicional.
Sin ventilación, esta diferencia de presión se traduce en una tensión mecánica sobre las juntas, las soldaduras, los encolados y, en ocasiones, sobre la propia carcasa, que puede deformarse. Con el tiempo, la estanqueidad se deteriora y el agua acaba encontrando un camino de entrada.
La condensación, segunda consecuencia
Cuando una carcasa caliente se enfría, el aire se contrae y la carcasa tiende a aspirar aire exterior por sus puntos más débiles, a menudo las juntas. Si este aire es húmedo, aporta vapor de agua que se condensa al entrar en contacto con las paredes frías en cuanto se alcanza el punto de rocío. Este fenómeno es bien conocido en la iluminación de los vehículos, donde provoca empañamiento en el cristal de los faros, pero también afecta a los sensores, las cámaras, las unidades de control o la electrónica exterior, entre otros. La humedad atrapada favorece la corrosión, los cortocircuitos, la deriva de los sensores y el deterioro de los componentes.
¿Cómo funciona una membrana de ventilación?
La solución más utilizada consiste en equipar la carcasa con una abertura protegida por una membrana microporosa, generalmente de ePTFE. Sus poros son mucho más grandes que las moléculas de aire y de vapor de agua, que los atraviesan libremente, pero mucho más pequeños que las gotas de agua, que quedan retenidas por la tensión superficial. De este modo, la membrana equilibra la presión entre el interior y el exterior, deja escapar el vapor de agua y bloquea el agua líquida, el polvo y los contaminantes. Un tratamiento oleófobo, presente en algunos modelos, ayuda además a repeler los aceites y ciertos detergentes, que de otro modo podrían obstruir sus poros.
¿Qué soluciones de ventilación existen?
Un simple orificio deja pasar el aire, pero también el agua y el polvo, y solo es adecuado para aplicaciones poco exigentes. Por el contrario, una carcasa totalmente cerrada obliga a sobredimensionar las juntas y la carcasa para soportar las variaciones de presión, lo que conlleva un mayor coste y un mayor volumen, sin eliminar el riesgo de condensación.
La membrana de ventilación es la solución intermedia más extendida. Existe en varias formas: las membranas o respiraderos adhesivos, pegados a la pared de la carcasa, que ofrecen un volumen mínimo y una gran flexibilidad de integración; las membranas o respiraderos atornillados o encajados, montados en un orificio previsto para tal fin; y las membranas soldadas o sobremoldeadas, integradas en el proceso de fabricación de la pieza. La elección depende de la geometría de la carcasa, del ritmo de montaje y del nivel de protección deseado.
¿Cómo elegir la membrana de ventilación adecuada?
El primer criterio es el caudal de aire, que determina la velocidad a la que se reequilibra la presión. Debe adaptarse al volumen de la carcasa y a la rapidez de las variaciones de temperatura: un sensor pequeño y un ordenador grande no tienen las mismas necesidades.
El segundo criterio es la resistencia al agua, medida en particular por la presión de intrusión de agua, es decir, la presión que soporta la membrana antes de que el agua la atraviese. Debe ser acorde con el entorno: lluvia, salpicaduras, inmersión temporal o limpieza a alta presión.
A continuación viene el índice de protección deseado. El índice IP, definido por la norma IEC 60529, califica la protección contra cuerpos sólidos y líquidos; el IP67, por ejemplo, corresponde a la estanqueidad frente al polvo y a la inmersión temporal. En el caso de los vehículos de carretera, el IP69K, definido por la norma ISO 20653, se refiere a la resistencia a los chorros de agua a alta presión y alta temperatura. La carcasa solo cumplirá los requisitos si la membrana, su adhesión y su instalación cumplen todos ellos conjuntamente.
También hay que comprobar la resistencia a la temperatura, la compatibilidad con los fluidos con los que entrará en contacto (aceites, combustibles, detergentes, sales) y la naturaleza del soporte sobre el que se pegará la membrana, de la que depende la calidad de la adhesión. Por último, el tamaño de la membrana debe ser compatible con el espacio disponible.
Errores frecuentes
Hay varios errores que se repiten a menudo:
– una membrana de dimensiones insuficientes, que reequilibra la presión demasiado lentamente;
– una preparación insuficiente de la superficie, que compromete la adhesión;
– el desconocimiento de los fluidos presentes, que obstruyen la membrana;
– la validación únicamente a temperatura ambiente, cuando son los ciclos térmicos los que revelan los defectos.
Se recomienda probar la carcasa equipada con su membrana en condiciones representativas: ciclos de temperatura, exposición a la humedad, chorros de agua.
Un ejemplo: la gama GERGOVENT
Gergonne diseña y fabrica membranas adhesivas de ePTFE en su gama GERGOVENT.
La VM16, por ejemplo, combina una membrana de doble capa de ePTFE y poliamida con la tecnología Side Protect, que protege los bordes de la membrana frente a chorros de alta presión, un punto sensible en los faros delanteros de los automóviles.
Conclusión
Ventilar una carcasa estanca equivale a permitir que «respire» sin dejar entrar lo que debe mantenerse fuera. Si se elige y se coloca correctamente, una membrana de ventilación reduce la tensión sobre las juntas, limita la condensación y prolonga la vida útil de los componentes.
Para elegir la solución adecuada para su aplicación, póngase en contacto con el equipo de Gergonne: le asesoraremos y le ofreceremos muestras.