Para dispositivos electrónicos, sensores, controladores y equipos industriales de exterior, las carcasas de plástico deben ofrecer algo más que protección para los componentes internos. También deben impedir la entrada de polvo y agua. El grado de protección IP se utiliza para medir este nivel, y alcanzar IP65, IP67 o superior depende en gran medida de la estructura de sellado, la precisión de las piezas y la estabilidad dimensional de la carcasa moldeada.
1. ¿Qué es una clasificación de protección de ingreso (IP)?
El índice de protección contra la entrada de agentes externos, comúnmente conocido como índice IP , indica la eficacia con la que una carcasa protege contra la entrada de objetos sólidos, polvo y agua.
Los grados de protección IP se clasifican según la norma IEC 60529. Esta norma define diferentes niveles de protección para las envolventes de equipos eléctricos y los expresa en el formato “IP + dígitos”.
Por ejemplo, en IP67 , el primer dígito, "6", indica el nivel de protección contra objetos sólidos y polvo, mientras que el segundo dígito, "7", indica el nivel de protección contra la entrada de agua.
2. Cómo leer una clasificación IP
La clasificación IP suele ir seguida de dos dígitos. El primero indica la protección contra objetos sólidos y polvo, mientras que el segundo indica la protección contra el agua.
Primer dígito: Protección contra sólidos y polvo
| Primer dígito | Nivel de protección | Mareas Ideales para Lecciones |
| 0 | Sin protección | No existe protección específica contra objetos sólidos. |
| 1 | objetos sólidos de ≥50 mm | Protege contra el acceso con el dorso de la mano u objetos de tamaño similar. |
| 2 | objetos sólidos de ≥12.5 mm | Protege contra dedos y objetos similares. |
| 3 | objetos sólidos de ≥2.5 mm | Protege contra herramientas más gruesas, cables y objetos similares. |
| 4 | objetos sólidos de ≥1.0 mm | Protege contra herramientas pequeñas, cables y partículas más grandes. |
| 5 | Polvo protegido | Se permite una entrada limitada de polvo, siempre que no interfiera con el funcionamiento normal del equipo. |
| 6 | Hermético al polvo | Previene completamente la entrada de polvo. |
Segundo dígito: Protección contra el agua
| segundo dígito | Nivel de protección | Mareas Ideales para Lecciones |
| 0 | Sin protección | No existe protección específica contra el agua. |
| 1 | Agua que gotea verticalmente | Protege contra los efectos nocivos causados por las gotas de agua que caen verticalmente. |
| 2 | Goteo de agua al inclinarse | Proporciona protección contra el goteo de agua cuando la carcasa se inclina a un ángulo específico. |
| 3 | Rociando agua | Protege contra el agua pulverizada dentro de un rango angular específico. |
| 4 | Salpicadura de agua | Protege contra salpicaduras de agua desde todas las direcciones. |
| 5 | Chorros de agua | Resiste chorros de agua desde cualquier dirección. |
| 6 | Poderosos chorros de agua | Resiste chorros de agua más potentes. |
| 7 | inmersión temporal | Protege contra la inmersión temporal bajo condiciones específicas de profundidad y tiempo. |
| 8 | Inmersión bajo condiciones específicas | Proporciona protección en condiciones de inmersión más exigentes que IPX7, según lo definen los requisitos del producto. |
| 9 | Chorros de agua de alta presión y alta temperatura | Resiste chorros de agua a alta presión y alta temperatura. |
3. Clasificaciones IP comunes para cajas de plástico
Para carcasas electrónicas de plástico y equipos industriales, las clasificaciones IP54, IP65, IP66, IP67 e IP68 se encuentran entre las más utilizadas.
| Índice de protección IP | Protección sólida | Protección del agua | Aplicaciones principales |
| IP54 | Polvo protegido | Protegido contra salpicaduras de agua desde todas las direcciones. | Equipos de interior de uso general y equipos de exterior parcialmente protegidos. |
| IP65 | Hermético al polvo | Protegido contra chorros de agua | Controladores para exteriores, gabinetes eléctricos y electrónica industrial. |
| IP66 | Hermético al polvo | Protegido contra potentes chorros de agua. | Equipos exteriores expuestos y equipos industriales que requieren lavado. |
| IP67 | Hermético al polvo | Protegido contra la inmersión temporal en condiciones específicas. | Sensores para exteriores, dispositivos portátiles y productos que puedan sumergirse temporalmente. |
| IP68 | Hermético al polvo | Protegido contra condiciones de inmersión más exigentes. | Equipos o productos subacuáticos que requieren un mayor nivel de protección contra la inmersión. |
Es importante tener en cuenta que IP67 no debe considerarse simplemente una versión mejorada de IP65 . IPX5 e IPX6 se refieren principalmente a la exposición a chorros de agua, mientras que IPX7 e IPX8 se refieren a la inmersión. Los métodos de prueba son diferentes.
4. ¿Cómo evitan las cajas de plástico la entrada de polvo y agua?
La clave para evitar que el polvo y el agua entren en una carcasa de plástico es bloquear todas las posibles vías de entrada y crear un límite de sellado continuo y estable después del montaje.
Las juntas de la carcasa, los orificios para tornillos, los botones, los conectores, las entradas de cables, las inserciones metálicas y las aberturas de ventilación pueden convertirse en vías de entrada de agentes externos. Si tan solo una de estas áreas no está suficientemente sellada, el grado de protección IP de toda la carcasa puede verse comprometido.
Por este motivo, la protección IP depende de la integridad del sellado de la carcasa como un sistema completo, y no simplemente del material plástico en sí.
5. Estructuras principales de sellado para recintos de plástico
1) Juntas y anillos tóricos
Las juntas y las juntas tóricas se encuentran entre los métodos de sellado más comunes utilizados en las carcasas de plástico. Se comprimen entre las superficies de contacto y se deforman elásticamente para rellenar pequeños huecos, lo que ayuda a evitar la entrada de agua y polvo.
2) Estructuras de lengüeta y ranura y de laberinto
Una estructura de machihembrado utiliza elementos entrelazados, tanto en relieve como en huecos, entre las dos mitades de la carcasa para crear un camino de acceso más sinuoso. Además, puede proporcionar una ubicación estable para una junta.
Una estructura laberíntica funciona de manera similar, forzando al agua y al polvo a recorrer múltiples curvas o caminos superpuestos antes de que puedan llegar al interior del recinto. Estas estructuras se utilizan a menudo como protección secundaria en combinación con juntas o anillos tóricos.
3) Compresión mediante tornillo y ajuste a presión
Los tornillos y los cierres a presión no son materiales de sellado en sí mismos, pero mantienen unidas las dos mitades de la carcasa y mantienen el elemento de sellado bajo compresión.
La fijación con tornillos se utiliza habitualmente cuando se requiere una mayor fuerza de sujeción. Los cierres a presión reducen el número de elementos de fijación y simplifican el montaje. Ambos métodos pueden combinarse con juntas, juntas tóricas u otros elementos de sellado.
4) Sellos sobremoldeados
El sobremoldeo o el moldeo de dos componentes permite moldear materiales elastoméricos como el TPE o el TPU directamente sobre una carcasa de plástico rígido, integrando así la función de sellado flexible con la propia carcasa.
Este método permite crear juntas integradas, labios de sellado, botones impermeables y otras áreas de sellado flexibles, al tiempo que reduce el número de componentes de sellado independientes y los pasos de montaje.
5) Sellado de aberturas y componentes pasantes de la pared
Los conectores, cables, terminales metálicos, insertos, botones y otros componentes que atraviesan la pared de la carcasa pueden crear posibles vías de entrada de agua y, por lo tanto, generalmente requieren un sellado independiente.
Las soluciones habituales incluyen prensaestopas, juntas para conectores, membranas de goma, fuelles de sellado flexibles y encapsulado localizado. También se pueden incorporar terminales metálicos, insertos roscados y otros componentes pasantes mediante moldeo por inserción , lo que reduce la necesidad de interfaces de montaje adicionales.
6) Ventilación impermeable
Algunos recintos de plástico sellados necesitan permitir el intercambio de aire a la vez que impiden el paso del agua y el polvo. En estos casos, se puede utilizar una membrana impermeable y transpirable o una rejilla de ventilación.
Estas estructuras utilizan membranas microporosas que permiten el paso de gases, bloqueando al mismo tiempo el agua líquida y los contaminantes de mayor tamaño. Se emplean habitualmente en dispositivos electrónicos para exteriores, sensores y recintos sellados que experimentan cambios de temperatura internos.
6. Consideraciones de diseño para el moldeo por inyección de envolventes con clasificación IP
Una estructura de sellado que parezca sin huecos en el diseño CAD no garantiza que la carcasa moldeada permanezca estanca durante la producción. La deformación , la contracción y las variaciones dimensionales pueden alterar la compresión real aplicada al elemento de sellado.
1) Planitud de la superficie de sellado
Las grandes superficies planas, los bordes largos de las carcasas y los diseños de paredes delgadas requieren especial atención a la planitud de la superficie de sellado y a la rigidez general. Cuanto más plana sea la superficie de sellado, más fácil será mantener una compresión uniforme en toda la junta.
2) Espesor de la pared y deformación
El enfriamiento desigual y la contracción en una pieza moldeada por inyección son causas importantes de deformación. Mantener un espesor de pared relativamente uniforme ayuda a reducir la contracción y la deformación diferenciales. Cuando sea necesario, las nervaduras diseñadas adecuadamente pueden mejorar la rigidez de las superficies de mayor tamaño.
En el caso de las carcasas impermeables, esto va más allá de una simple cuestión estética. Incluso una ligera deformación puede alterar la forma en que las superficies de sellado entran en contacto entre sí.
3) Tolerancias dimensionales y acumulación de tolerancias
La acumulación de tolerancias debe evaluarse durante la etapa de diseño para asegurar que el sello se mantenga dentro de un rango de compresión aceptable bajo condiciones dimensionales máximas y mínimas. La compresión real generalmente está influenciada por una combinación de:
Dimensiones de la carcasa superior + dimensiones de la carcasa inferior + dimensiones de la ranura de sellado + dimensiones del sello + estructura de fijación
4) Línea divisoria Diseño
En las superficies de sellado críticas, se deben evitar, en la medida de lo posible, las líneas de separación innecesarias, las rebabas o las discrepancias en el molde.
Es común que se produzcan rebabas en el moldeo por inyección a lo largo de las superficies de separación. Incluso una pequeña cantidad de rebaba puede interrumpir un sellado continuo si aparece en la superficie de contacto de una junta tórica o una empaquetadura.
5) Ubicación de la compuerta y del pasador eyector
La ubicación de las compuertas y los pasadores eyectores influye no solo en el comportamiento del moldeo, sino también en la calidad superficial local y la precisión dimensional.
Las zonas críticas, como las ranuras de las juntas tóricas, las superficies de asiento de las juntas y las superficies de sellado de los conectores, deben mantenerse libres de marcas de eyector, restos de compuertas o deformaciones localizadas siempre que sea posible.
6) Compresión del sello después del montaje
En última instancia, lo que determina el rendimiento de impermeabilidad es el estado de ensamblaje , no las dimensiones de una pieza de plástico individual. Los factores clave incluyen:
- Si el par de apriete del tornillo se mantiene constante
- La compresión real del sello
- Si las mitades de la carcasa se deforman durante el montaje
- Si la presión de sujeción se distribuye uniformemente
- Si el sello puede recuperarse después de repetidos desmontajes y montajes.
7. Selección de materiales para recintos plásticos sellados
El material de la carcasa influye en algo más que la resistencia mecánica. También afecta a la estabilidad dimensional, la deformación, la absorción de humedad y la durabilidad en exteriores, factores que pueden afectar al rendimiento del sellado a largo plazo.
Materiales comunes para cajas
| Material | Caracteristicas claves | Consideraciones para recintos sellados |
| ABS | Fácil de procesar, estabilidad dimensional relativamente buena, costo moderado. | Adecuado para carcasas electrónicas en general; se debe considerar la resistencia a la intemperie para uso prolongado en exteriores. |
| PC | Alta resistencia al impacto y buena resistencia al calor. | Adecuado para recintos sellados que requieren mayor resistencia y durabilidad. |
| PC / ABS | Combina la resistencia del PC con la facilidad de procesamiento del ABS. | Se utiliza comúnmente en carcasas de equipos electrónicos, eléctricos e industriales. |
| PA (nailon) | Alta resistencia y buena resistencia al desgaste. | La absorción de humedad puede provocar cambios dimensionales, por lo que las tolerancias de sellado requieren un control cuidadoso. |
| PP | Buena resistencia química, baja densidad y buena resistencia a la humedad. | Una contracción relativamente alta implica que la deformación y la estabilidad dimensional requieren una atención más minuciosa. |
Materiales de sellado
Los materiales de sellado más comunes incluyen silicona, TPE, TPU y EPDM. Los factores clave para la selección incluyen:
- Dureza y compresibilidad
- Conjunto de compresión
- Temperatura de funcionamiento
- Resistencia al agua y a los productos químicos
- Resistencia al envejecimiento
- Compatibilidad con el material de la carcasa
En el caso del sobremoldeo o el moldeo de dos componentes, también deben tenerse en cuenta el grado de adhesión entre los materiales rígidos y blandos, así como el propio proceso de moldeo.
8. ¿Qué grado de protección IP necesita una carcasa de plástico?
Un grado de protección IP más alto no siempre es mejor. Un grado superior suele requerir una estructura de sellado más compleja, un control dimensional más estricto y mayores costes de fabricación y validación. Por lo tanto, el grado de protección adecuado debe basarse en el entorno operativo real.
| Condición de uso | Calificación de propiedad intelectual a considerar |
| Uso general en interiores, con poco polvo o salpicaduras ocasionales. | IP4X–IP54 |
| Equipos para exteriores que requieren protección contra el polvo y la lluvia. | IP54–IP65 |
| Entornos industriales o equipos expuestos a chorros de agua. | IP65–IP66 |
| Sensores o productos para exteriores que puedan sumergirse temporalmente. | IP67 |
| Productos que requieren inmersión prolongada o más profunda bajo condiciones específicas. | IP68 |
Conclusión
Lograr una protección IP fiable en una carcasa de plástico no es tan sencillo como añadir una junta. Requiere controlar todas las posibles vías de entrada, coordinando la estructura de sellado, la selección de materiales, la precisión del moldeo y la compresión del ensamblaje.
Cuanto antes se defina e incorpore el grado de protección IP deseado al diseño del producto y del molde, más fácil será lograr una protección uniforme y repetible contra el polvo y el agua.
