Cuando una junta o sello falla, es fácil atribuir la causa a la temperatura. Sin embargo, el calor suele ser solo una parte del problema. Los equipos industriales exponen los productos de sellado a cambios de temperatura, fluctuaciones de presión, vibraciones, movimientos y condiciones ambientales que pueden desgastarlos gradualmente con el tiempo.
Ya sea que trabaje con una caldera, un horno, un oxidante térmico u otro sistema de alta temperatura, prevenir fallas en las juntas de estanqueidad requiere más que simplemente encontrar un material con la clasificación de temperatura adecuada. Las condiciones dentro y alrededor del equipo influyen considerablemente en la durabilidad de la junta y en la frecuencia con la que los equipos de mantenimiento deben lidiar con fugas o reemplazos.
Aprenda cómo los ciclos térmicos, las fluctuaciones de presión, la compatibilidad de los materiales y las prácticas de instalación afectan la vida útil de las juntas.
Los ciclos térmicos pueden ser más perjudiciales para las juntas.
Una junta que en teoría puede soportar altas temperaturas puede tener problemas en una aplicación donde se calienta, se enfría y repite ese ciclo turno tras turno.
A medida que el equipo se calienta, los componentes metálicos se expanden. Cuando la temperatura baja, esos mismos componentes se contraen. Cada ciclo de calentamiento y enfriamiento provoca que el conjunto de la junta se expanda, se contraiga y se desplace ligeramente, lo que afecta tanto a la compresión de la junta como a la carga del perno. Con el tiempo, estos cambios repetidos pueden reducir la fuerza de sellado y crear pequeñas aberturas que eventualmente se convierten en fugas.
Esto es aún más común en equipos que se encienden y apagan con frecuencia, como calderas industriales , hornos, estufas y sistemas de procesamiento por lotes. En lugar de mantenerse en una condición constante, la junta se ajusta continuamente a las cargas, temperaturas y movimientos cambiantes a través de la unión.
Los ciclos térmicos también pueden provocar deformación plástica y relajación de tensiones. Cuando los materiales de las juntas permanecen comprimidos y expuestos al calor, pueden perder gradualmente parte de su capacidad para mantener la presión de sellado. La junta puede parecer en buen estado durante la inspección, incluso a medida que la fuerza que mantiene el sello unido disminuye. 2
Esta es una de las razones por las que pueden producirse fallos en las juntas a altas temperaturas, incluso cuando el material nunca supera su límite de temperatura publicado. Estas condiciones pueden afectar a muchos tipos diferentes de materiales para juntas industriales, especialmente en aplicaciones con ciclos frecuentes de arranque y parada.
Las fluctuaciones de presión pueden mermar la fiabilidad.
La temperatura recibe mucha atención, pero la presión puede ser igual de perjudicial para una junta.
Muchos sistemas experimentan picos de presión, cambios en las cargas del proceso, condiciones de arranque y fluctuaciones operativas a lo largo del día. Cada cambio afecta a las fuerzas que actúan sobre la junta y la propia unión. 1
Cuando los ciclos de presión se producen junto con los ciclos de temperatura, la junta debe soportar tanto cargas móviles como una compresión variable. Los cambios en la presión interna pueden alterar los niveles de tensión de la junta, mientras que los cambios de temperatura afectan la carga y la compresión de los pernos. En conjunto, estas condiciones pueden crear un entorno de sellado mucho más hostil que en una aplicación en estado estacionario. 1
Un material que funciona bien en un horno puede tener dificultades en otro que sufre más paradas, exposición al vapor o ataques químicos. Temperaturas similares no siempre generan condiciones de servicio similares.
Selección de materiales para juntas más allá de las clasificaciones de temperatura
La selección eficaz del material de la junta requiere una visión más amplia de la aplicación que la simple consideración de las clasificaciones de temperatura. La temperatura es importante, pero también lo son la presión, la exposición química, los ciclos térmicos, la humedad, el vapor y la retención de tensiones a largo plazo. 2
Al comparar materiales para juntas industriales , piense en cómo se comportará el material después de meses o años de servicio, no solo en su rendimiento el primer día.
- ¿El material mantendrá su capacidad de sellado después de repetidos ciclos de calor?
- ¿Es compatible con el medio de procesamiento?
- ¿Puede soportar el rango de presión de funcionamiento?
- ¿Cómo se comporta cuando se expone al vapor, la humedad o los subproductos de la combustión?
- ¿Resiste la deformación por fluencia y la deformación permanente por compresión con el paso del tiempo?
Un material que funciona bien en un horno puede tener dificultades en otro que sufre más paradas, exposición al vapor o ataques químicos. Temperaturas similares no siempre generan condiciones de servicio similares.
Una mala selección del material de la junta puede provocar endurecimiento, oxidación, pérdida de flexibilidad, deformación permanente por compresión y fugas prematuras. En muchos casos, la junta no falló por un defecto en el material, sino porque este no estaba diseñado para soportar todas las condiciones a las que estaba sometido.
Las prácticas de instalación pueden acortar la vida útil desde el principio.
Incluso el material adecuado puede tener un rendimiento deficiente si la junta no se instala correctamente.
Para que una junta selle correctamente, necesita la compresión adecuada. Una compresión insuficiente puede dejar vías de fuga. Una compresión excesiva puede dañar el material antes de que el equipo entre en servicio. 3
La sobrecompresión puede aplastar o extruir el material de la junta más allá de sus límites previstos. La subcompresión puede impedir que la junta se adapte completamente a las superficies de sellado. Ambas condiciones pueden reducir el rendimiento del sellado y acortar la vida útil. 3
Otros problemas de instalación pueden generar problemas similares:
- Carga desigual de los pernos
- Secuencias de torsión incorrectas
- Desalineación de la brida
- Compresión de la junta inconsistente
- Tensión excesiva en los pernos
Esto puede generar una presión de sellado desigual en la junta. Un área podría sobrecargarse mientras que otra nunca recibe la compresión suficiente para mantener un sellado hermético. Esa carga desigual puede hacer que la junta parezca el problema, incluso cuando el problema real comenzó durante el montaje. 3
Cuando los fallos se repiten en el mismo lugar, es necesario revisar detenidamente las prácticas de instalación antes de asumir que el problema reside en el propio material.
Las vibraciones, el movimiento y los entornos hostiles también importan.
Lo que ocurre alrededor de la junta puede ser tan importante como lo que ocurre dentro del equipo.
Las vibraciones producidas por bombas, ventiladores, sopladores, quemadores y equipos rotativos pueden afectar progresivamente la precarga de los pernos y aumentar la tensión en los conjuntos de sellado. El movimiento de los equipos y la dilatación térmica dentro de los sistemas de tuberías pueden generar problemas similares al modificar las cargas que actúan sobre la junta.
La exposición al vapor, la humedad, los productos químicos, los subproductos de la combustión y los contaminantes presentes en el aire también puede acelerar la degradación del material. Dependiendo de la aplicación, estas condiciones pueden afectar tanto a la junta como a las superficies de sellado.
Y rara vez se presentan de forma aislada. Una junta puede estar sometida a ciclos térmicos, fluctuaciones de presión, vibraciones y exposición a productos químicos simultáneamente. Esta tensión acumulada puede deteriorar gradualmente su capacidad de sellado hasta que la misma fuga reaparezca tras cada reparación.
Mejora del rendimiento de los sellos industriales
Mejorar el rendimiento del sellado industrial comienza por ir más allá del componente defectuoso y examinar las condiciones que lo rodean. Los ciclos térmicos, los cambios de presión, la calidad de la instalación, la exposición ambiental y la compatibilidad de los materiales dejan distintas pistas.
Comprender cuál de esos factores está provocando el deterioro puede ayudar a los equipos de mantenimiento e ingeniería a tomar decisiones más informadas sobre los intervalos de reemplazo, la selección de materiales y la confiabilidad de los equipos.
Las aplicaciones de sellado a altas temperaturas pueden imponer exigencias muy diferentes a los materiales, incluso cuando las temperaturas de funcionamiento parecen similares. Davlyn Group ofrece juntas, sellos, cuerdas, cintas y textiles industriales de alta temperatura para una amplia gama de entornos térmicos, además de capacidades de fabricación a medida para aplicaciones que requieren soluciones más especializadas.
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Preguntas frecuentes
¿Qué causa la falla de las juntas a altas temperaturas?
La falla de las juntas a altas temperaturas suele ser el resultado de la combinación de varios factores. Los ciclos térmicos, las fluctuaciones de presión, la relajación de tensiones, las vibraciones, una instalación incorrecta y la incompatibilidad de materiales pueden contribuir a una falla prematura.
¿Por qué puede fallar una junta por debajo de su temperatura nominal?
Las clasificaciones de temperatura solo cuentan una parte de la historia. Una junta puede permanecer dentro de su rango de temperatura nominal, pero aun así fallar debido a ciclos de presión, movimientos térmicos, exposición a productos químicos o pérdida de fuerza de sellado con el tiempo. 2
¿Qué se debe tener en cuenta al seleccionar el material de la junta?
La selección de un material de junta eficaz debe tener en cuenta la temperatura de funcionamiento, la presión, el medio de proceso, los ciclos térmicos, la exposición ambiental y el rendimiento de sellado a largo plazo.
¿Cómo afecta una instalación incorrecta a la vida útil de la junta?
Una compresión incorrecta, una carga desigual de los pernos, prácticas de apriete deficientes y una desalineación de la brida pueden reducir la vida útil de la junta y aumentar el riesgo de fugas. 3
¿Cómo pueden las instalaciones mejorar el rendimiento del sellado industrial?
Mejorar el rendimiento del sellado industrial comienza por comprender el entorno operativo completo y seleccionar materiales que se ajusten a las exigencias de la aplicación. Revisar los procedimientos de instalación y las prácticas de mantenimiento también puede ayudar a reducir las fallas recurrentes.
Fuentes
