TEMA:
Fabricación de sellos de carburo de silicio mediante proceso alternativo utilizando maderas del
mercado peruano.
Fabricación de sellos de carburo de silicio biomorfico a partir de maderas comercialmente
disponibles en Perú
PROBLEMÁTICA :
En el mercado actualmente las piezas son fabricadas con carburo de silicio obtenido mediante
proceso de sinterizado,
Desventajas del proceso de sinterizado para obtención de carburo de silicio ; siendo las principales
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el costo de producción ya que se debe emplear energía (elevadas temperatura y alta presión
para elaborar las piezas)
generación de residuos tóxicos para el medio ambiente
no se pueden realizar piezas complejas
producción en masa
Actualmente en la industria se utilizan los sellos mecánicos en bombas, compresores y equipos
rotantes.
Entendemos por sello mecánico, al componente utilizado para evitar fuga de fluidos/ gases en el
punto en el cual el eje pasa del extremo húmedo al seco o atmosférico, así también evita la entrada
de partículas contaminantes.
Un sello está compuesto por pistas o caras, o-ring juntas y un mecanismo de comprensión; cada una
de estas partes no se encuentran elaboradas del mismo material; las pistas de los sellos mecánicos
están clasificadas en pistas duras y pistas blandas; dentro de las pistas duras tenemos (carburo de
silicio, carburo de tungsteno, y otros cerámicos) dentro de las pistas blandas (carbón, bronce, acero
inoxidable). La selección del material de las pistas dependerá del fluido o gas que se desea sellar;
por ejemplo, para sellar un fluido con sólidos en suspensión (agua con arena) se debe fabricar sellos
de pista dura, de lo contrario al utilizar una pista blanda la arena dañaría la cara provocando la fuga
del fluido hacia el lado atmosférico. Incluso para sellar productos acido-químicos se debe utilizar
pistas duras; siendo el más óptimo el carburo de silicio.
Las herramientas de carburo son un poco más caras, pero es barato a largo plazo, ya que duran
más que el acero, hasta cien veces más, y le permiten trabajar materiales duros en formas que de
otro modo serían difíciles o imposibles. También requieren mantenimiento mucho menos
frecuente, y el mantenimiento que requieren es generalmente más simple.
Es más fácil rectificar carburo que acero.
Se plantea fabricarlas mediante la obtención de Biosic; siendo un proceso de bajo costo, se puede
generar piezas complejas, existen distintas maderas con microestructuras variadas.
El carburo de silicio ha sido el material que más se ha empleado para los usos de cerámicas
estructurales.
Características del carburo del silicio que lo hacen optimo como material de sellos;
Resistencia a la abrasión y la corrosión,
Resistencia al desgaste
Alta conductividad térmica,
Resistencia elástica a elevadas temperaturas
Resistencia química a fluidos (resistencia a disoluciones acidas)
Esquema de un sello mecánico convencional
Las herramientas de carburo son un poco más caras, pero es barato a largo plazo, ya que duran
más que el acero, hasta cien veces más, y le permiten trabajar materiales duros en formas que de
otro modo serían difíciles o imposibles. También requieren mantenimiento mucho menos
frecuente, y el mantenimiento que requieren es generalmente más simple.
Es más fácil rectificar carburo que acero.
El carburo de silicio ha sido el material que más se ha empleado para los usos de cerámicas
estructurales. Las características tales como expansión térmica relativamente baja, el alto radio
fuerza-peso, alta conductividad térmica, dureza, resistencia a la abrasión y a la
corrosión, y lo más importante, el mantenimiento de la resistencia elástica a temperaturas de hasta
1650 ºC, han conducido a una amplia gama de usos.
En el mercado actualmente las piezas son fabricadas con carburo de silicio obtenido mediante
proceso de sinterizado,.
Se plantea fabricarlas mediante la obtención de Biosic; siendo un proceso de bajo costo , se puede
generar piezas complejas , existen distintas maderas con microestructuras variadas.
El carburo de silicio en producción en masa no es rentable debido al coste que genera la utilizicon
de energía, debido a que se requiere elevadas temperaturas y alta presión.
Propiedades del carburo de silicio
Baja densidad (3.21 g/cm3). • Gran resistencia a baja y alta temperatura. (Resistencia a 1200 °C en
compresión 340 MPa y resistencia a flexión 60 MPa). • Alta conductividad térmica (62.8 w/m.K),
que evita los sobrecalentamientos en las uniones metal‐cerámico. • Alta estabilidad química,
otorgada por sus enlaces atómicos de carácter covalente. • Temperatura de descomposición de
2400 °C. • Excelente resistencia a la corrosión y a la oxidación. El SiC es resistente a disoluciones
ácidas como la del HF y HNO3 y después de un proceso de oxidación superficial la capa de SiO2
creada ralentiza significativamente el proceso. • Bajo coeficiente de expansión térmica (4.3x10‐6 K‐
1). • Alta resistencia al choque térmico. • Alta resistencia a la abrasión a temperaturas elevadas. •
Elevada dureza (Dureza‐Vickers = 2500‐3500 kg/mm2). Capítulo 1 39 • Resistencia a la propagación
de grietas, tenacidad de 4.6 MN/m3/2.
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