JUNTAS
INDUSTRIALES
JOSÉ CARLOS VEIGA
1ª Edicion
JOSÉ CARLOS VEIGA
JUNTAS
INDUSTRIALES
1a Edición en Español
1
©
José Carlos Veiga, 2003
Reservados los derechos de este libro a,
José Carlos Carvalho Veiga
Av. Martin Luther King Jr., 8939
21530-010 Rio de Janeiro - RJ
Impreso en Brasil / Printed in Brazil
Obra Registrada bajo el número 173.856 Libro 293 hoja 3
Fundación Biblioteca Nacional – Ministerio de Cultura
Tapa
Alexandre Sampaio
Diseños
Altevir Barbosa Vidal
Revisión
Josie Fernandez
Traducción
Clibia Calvet
Ehrlich Segreto
BrasilformChesterman indústria Gráfica
Tirada : 2000 ejemplares
Veiga, José Carlos
Juntas Industriales / José Carlos Veiga – 1a Edición en Espanhol, Rio de Janeiro, RJ :
Brasil, 2003.
Datos bibliográficos del autor.
Bibliografía.
Libro publicado con el apoyo de Teadit Industria e Comércio Ltda.
1.
Juntas (Ingeniería). 2. Juntas Industriales (Mecánica). I Título
2
Para mi esposa
MARIA ODETE
y mis hijos
Érico y Joyce
3
AGRADECIMIENTO
Agradezco al
Grupo TEADIT
cuyo apoyo ha sido
imprescindible para la
realización de esta obra
4
Prefacio
La idea de esta publicación surgió, por casualidad, al final de una conferencia
de entrenamiento técnico que hicimos en un cliente, cuando uno de los participantes
nos preguntó por qué no organizábamos todas las informaciones y los ejemplos que
habíamos presentado en un libro, ya que él no había logrado encontrar nada parecido
en el mercado.
Decidimos, entonces, agrupar y ordenar todo el conocimiento que nuestros
ingenieros tenían en su poder, con las informaciones de aplicaciones de productos
recibidas de nuestros clientes y como resultado de la actuación de nuestra Ingeniería
de Aplicaciones en el mercado para que pudiésemos establecer una relación correcta
entre la teoría y la práctica.
Examinamos la evolución de la tecnología de sellado de fluidos en la condición
privilegiada de fabricante presente, hace más de 50 años, en ese mercado y de miembro
efectivo de las principales organizaciones mundiales del sector (FSA- Fluid Sealing
Association, ESA- European Sealing Association, ASTM, entre otras): de esta forma
logramos ubicar la experiencia del pasado con los datos y tendencias del presente.
Los temas contenidos en este libro están colocados de manera a facilitar la
consulta, creando un conjunto de informaciones que pueda ser útil a los técnicos que
trabajan en este sector, en las empresas de proyeto y en las universidades, entre otros,
respondiendo a una gran mayoría de las situaciones que ocurren en el diario acontecer
de las industrias.
Grupo TEADIT
5
6
SUMARIO
Capítulo 1 – Introducción ......................................................... 11
Capítulo 2 – Proyecto .......................................................................... 13
1. Pérdidas .......................................................................................... 13
2. Sellado............................................................................................ 14
3. Fuerza en una unión bridada .......................................................... 14
4. Código ASME................................................................................ 15
5. Simbología ..................................................................................... 20
6. Cálculo del Torque de Ajuste de los Tornillos .............................. 21
7. Acabado Superficial de las Bridas ................................................. 23
8. Paralelismo de la Superficie de Sellado ........................................ 25
9. Planitud de la Superficie de Sellado .............................................. 27
10. Tipos de Bridas .............................................................................. 27
11. Las Nuevas Constantes de Juntas .................................................. 30
12. Aplastamiento Máximo ................................................................. 41
Capítulo 3 – Materiales para Juntas No-Metálicas ................ 45
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Criterios de Selección .................................................................... 45
Factor P x T o Factor de Servicio .................................................. 46
Lamina Comprimida ...................................................................... 46
Politetrafluoretileno – PTFE .......................................................... 47
Grafito Flexible – Graflex . ......................................................... 47
Elastómeros .................................................................................... 49
Fibra Celulosa .................................................................................. 51
Corcho ............................................................................................ 51
Tejidos y Cintas ............................................................................. 51
Cartón de Amianto ......................................................................... 52
7
11.
12.
13.
14.
Carton Isolit HT............................................................................. 53
Fibra Cerámica ............................................................................... 53
Beater Addition .............................................................................. 53
Cartón Teaplac . ........................................................................... 53
Capítulo 4 – Juntas en Laminas Comprimidas ....................... 63
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Laminas Comprimidas Teadit. ....................................................... 63
Composición y Características ...................................................... 63
Proyecto de Juntas con Laminas Comprimidas............................. 66
Juntas de Grandes Dimensiones .................................................... 69
Espesor ........................................................................................... 71
Fuerza de Apriete en los Bulones .................................................. 71
Acabado de las Juntas .................................................................... 71
Acabado de las Superficies de Sellado de las Bridas .................... 71
Almacenamiento ............................................................................ 72
Laminas Comprimidas Teadit Sin Amianto .................................. 72
Laminas Comprimidas Teadit Con Amianto ................................... 76
Capítulo 5 – Juntas en PTFE .................................................... 93
1.
2.
3.
4.
5.
Politetrafluoretileno – PTFE .......................................................... 93
Tipos de Placas de PTFE ............................................................... 93
TEALON* - Placas de PTFE Aditivado . ....................................... 95
PTFE Expandido Quimflex® . ......................................................... 101
Juntas Tipo 933 Envelope en PTFE ................................................ 105
Capítulo 6 – Materiales para Juntas Metálicas ...................... 121
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Consideraciones Iniciales ................................................................ 121
Acero al Carbono ........................................................................... 122
Acero Inoxidable AISI 304 ............................................................. 122
Acero Inoxidable AISI 304L ........................................................... 122
Acero Inoxidable AISI 316 ............................................................. 122
Acero Inoxidable AISI 316L ........................................................... 122
Acero Inoxidable AISI 321 ............................................................. 122
Acero Inoxidable AISI 347 ............................................................. 123
Monel .............................................................................................. 123
Níquel 200 ...................................................................................... 123
Cobre .............................................................................................. 123
Aluminio .......................................................................................... 123
8
13 Inconel ............................................................................................ 123
14 Titanio ............................................................................................. 123
Capítulo 7 –Juntas Metalflex . ............................................... 133
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Lo que es una Junta Metalflex. ...................................................... 133
Materiales ........................................................................................ 134
Densidad ......................................................................................... 136
Dimensionamiento ........................................................................... 136
Espesor ........................................................................................... 137
Limitaciones Dimensionales y de Espesor ...................................... 137
Tolerancias de Fabricación ............................................................. 138
Acabado de las Superficies de Sellado ........................................... 138
Presión de Aplastamiento ................................................................ 139
Tipos ............................................................................................... 139
Juntas Tipo 911 ............................................................................... 139
Juntas de Acuerdo con la Norma ASME B16.20 ......................... 142
Otras Normas .................................................................................. 146
Dimensiones de Juntas Tipo 913 Especiales ................................... 146
Juntas Tipo 912 ............................................................................... 148
Juntas Tipo 914 ............................................................................... 148
Capítulo 8 –Juntas Metalbest . .......................................... 165
1
2
3
4
5
6
7
Lo que es una Junta Metalbest . .................................................... 165
Metales ............................................................................................ 166
Relleno ............................................................................................ 166
Dimensionamiento ........................................................................... 166
Principales Tipos y Aplicaciones .................................................... 166
Juntas para Intercambiadores de Calor ........................................... 169
Juntas Tipo 927 para Intercambiadores de Calor ............................ 175
Capítulo 9 –Juntas Metálicas ............................................... 179
1
2
3
4
5
6
Definición ........................................................................................ 179
Juntas Metálicas Planas ................................................................... 179
Materiales ........................................................................................ 180
Acabado de la Superficie de Sellado .............................................. 180
Tipos de Juntas Metálicas Planas .................................................... 180
Ring Joints ...................................................................................... 184
9
Capítulo 10 –Juntas Camprofile .............................................. 199
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Introducción ..................................................................................... 199
Materiales .......................................................................................... 201
Limites de Operación ........................................................................ 202
Cálculo de Torque ............................................................................ 202
Ejemplo de Aplicación ...................................................................... 203
Acabado Superficial .......................................................................... 205
Dimensionamiento ............................................................................. 205
Formatos........................................................................................... 206
Juntas Camprofile Flanges ASME B16.5 .......................................... 206
Capítulo 11 –Juntas para Aislamiento Eléctrico .................... 211
1
2
3
4
Corrosión Electroquímica ................................................................. 211
Protección Catódica ......................................................................... 213
Sistema de Aislamiento de las Bridas ................................................ 213
Especificación de los Material de las Juntas ...................................... 217
Capítulo 12 –Instalación y Emisiones Fugitivas .................... 219
1
2
3
4
5
6
7
Procedimiento de Instalación ............................................................. 219
Aplicación del Ajuste ........................................................................ 220
Tensiones Admisibles en los Bulones ............................................... 220
Causas de Pérdidas ........................................................................... 221
Bridas Muy Separadas, Inclinadas o Desalineadas ............................ 221
Carga Constante ................................................................................ 222
Emisiones Fugitivas........................................................................... 225
Capítulo 13 –Factores de Conversión ..................................... 231
Bibliografía ............................................................................................... 233
10
CAPITULO
1
INTRODUCCION
Este libro fue preparado para permitir un mejor proyecto y aplicación de
juntas industriales. El exito en diversos países, especialmente en Brasil, lo tornó una
referencia para quien trabaja, utiliza y especifica Juntas Industriales. Esta 1ª Edición
en Español, revisada y ampliada de los originales en lengua portuguesa, incorpora
todos los avances conseguidos en la tecnología de juntas, ocurridos desde la
publicación de las ediciones anteriores.
Al analizar pérdidas, que, a primera vista, son causadas por la deficiencia de
las juntas, se verifica, después de un análisis más cuidadoso, que poca atención fue
dado a detalles como:
• Proyecto de las bridas y de las juntas.
• Selección correcta de los materiales de la junta.
• Procedimientos de instalación.
Los grandes problemas enfrentados en las industrias, como explosiones,
incendios y polución, causados por fugas, pueden ser evitados con proyectos y
aplicación correcta de las juntas. En los últimos años los límites tolerables de
emisiones fugitivas están siendo reducidos obligando a las industrias a adoptar
procedimientos de control cada vez más rigurosos.
El objetivo de este libro es ayudar a prevenir estos accidentes, propiciando
un mayor conocimiento sobre juntas industriales, especialmente las de láminas
comprimidas y las espiraladas Metalflex®, sin duda las más usadas en aplicaciones
industriales.
Las condiciones existentes en las industrias brasileras fueron cuidadosamente
consideradas. Materiales y tipos de juntas no disponibles o difíciles de encontrar
fueron obviados, enfocándose, principalmente, aquellas más comunes y de larga
aplicación.
Este libro está dividido en capítulos que cubren los siguientes temas:
11
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Proyecto y Nuevas Constantes de Juntas.
Materiales para Juntas No-Metálicas.
Juntas de Láminas Comprimidas.
Juntas en PTFE.
Materiales para Juntas Metálicas.
Juntas Metalflex®.
Juntas Metalbest®.
Juntas Metálicas.
Juntas Camprofile.
Juntas para Aislamiento Eléctrico.
Instalación y Emisiones Fugitivas.
Factores de conversión.
El autor desea recibir comentarios y sugerencias que podrán ser enviados a la Av.
Martin Luther King Jr., 8939, 21530-010, Rio de Janeiro - RJ - Brasil
12
CAPITULO
2
PROYECTO
1. PERDIDAS
Partiendo del principio de la inexistencia de “fuga cero”, si una junta está o no
perdiendo depende del método de medición o criterio usado. En ciertas aplicaciones,
el índice de pérdida máximo puede ser, por ejemplo, hasta una gota de agua por
segundo. En otras puede ser presencia, o no, de burbujas de jabón cuando el
equipamiento estuviera sometido a una determinada presión. Condiciones más
rigurosas pueden hasta exigir test con espectrómetros de masa.
En el establecimiento de criterios para medir las fugas máximas admisibles se
debe considerar:
• Fluido a ser sellado.
• Impacto para el medio ambiente, si el fluido escapa a la atmósfera.
• Peligro de incendio o explosión.
• Limites de Emisiones Fugitivas.
• Otros factores relevantes en cada situación.
En aplicaciones industriales, es común definir como “fuga cero” una perdida
de helio entre 10-4 y 10-8 cm3/seg. El Centro Espacial Johnson (NASA), en Houston,
Texas, establece un valor de 1.4 X 10 -3 cm 3/seg de N 2 a 300 psig y temperatura
ambiente. Como referencia, podemos establecer que una gota de fluido tiene un
volumen medio de 0.05cm3. Serian necesarias, por lo tanto, 20 gotas para hacer 1cm3.
Este es un valor de referencia muy útil para establecer la perdida máxima tolerada en
aplicaciones industriales.
Con el advenimiento del control de Emisiones Fugitivas se establece
inicialmente el limite de 500 ppm (partes por millón) como el valor máximo admisible
de pérdidas para bridas. Este valor está siendo cuestionado como muy
elevado e algunas organizaciones de control del medio ambiente lo están limitando a
100 ppm.
La taza de pérdidas es un concepto relativo y, en situaciones críticas, debe ser
cuidadosamente establecido.
13
2. SELLADO
Si fuese económica y técnicamente viable la fabricación de bridas con
superficies planas y perfectamente lapidadas y si aún consiguiésemos mantener estas
superficies en contacto permanente, no necesitaríamos de juntas. Esta imposibilidad
económica y técnica es causada por:
• Tamaño del vaso y/o de las bridas.
• Dificultad en mantener estas superficies extremadamente lisas durante el
manoseo y/o montaje del vaso o cañería.
• Corrosión o erosión, con el tiempo, de las superficies de sellado.
Para contornear esta dificultad, las juntas son utilizadas como elemento de
sellado. Una junta, al ser apretada contra las superficies de las bridas rellena las
imperfecciones entre ellas, proporcionando el sellado. Por lo tanto, para conseguir un
sellado satisfactorio, cuatro factores deben ser considerados:
• Fuerza de aplastamiento inicial: debemos proveer una forma
adecuada de aplastar la junta, de modo que ella rellene las
imperfecciones de las bridas. La presión mínima de aplastamiento
esta normalizada por la Norma ASME (American Society of
Mechanical Engineers) y será mostrada más adelante. Esta fuerza de
aplastamiento debe ser limitada para no destruir la junta por
aplastamiento excesivo.
• Fuerza de sellado: debe haber una presión residual sobre la junta,
de modo a mantenerla en contacto con las superficies de las bridas,
evitando pérdidas.
• Selección de los materiales: los materiales de la junta deben resistir
las presiones a las cuales la junta será sometida y al fluido de
sellado. La correcta selección de materiales será mostrada al largo
de este libro.
• Acabado superficial: para cada tipo de junta y/o material existe un
acabado recomendado para las superficies de sellado.
El desconocimiento de estos valores es una de las principales causas de
pérdidas.
3. FUERZAS EN UNA UNION BRIDADA
La figura 2.1 muestra las principales fuerzas actuantes en una unión bridada.
•
•
•
Fuerza radial: es originada por la presión interna y tiende a expulsar a la junta.
Fuerza de separación: es también originada por la presión interna
y tiende a separar las bridas.
Fuerza de los bulones: es la fuerza total ejercida por el apriete de
los bulones.
14
• Carga de las bridas: es la fuerza que comprime las bridas contra la
junta. Inicialmente es igual a la fuerza de los bulones, después de la
presurización del sistema es igual a la fuerza de los bulones menos
la fuerza de separación.
Figura 2.1
La fuerza de los bulones, aplicada inicialmente sobre la junta, además de
aplastarla debe:
• compensar la fuerza de separación causada por la presión interna.
• ser suficiente para mantener una presión residual sobre la junta,
evitando la perdida del fluido.
Del punto de vista práctico, la presión residual debe ser “x” veces la presión
interna, de modo de mantener el sellado. Este valor de “x” es conocido como factor
“m” en el Código ASME y varia en función del tipo de junta. El valor de “m” es la
razón entre la presión residual (fuerza de los bulones menos la fuerza de separación)
sobre la junta y la presión interna del sistema. Cuanto mayor es el valor de “m”,
mayor será la seguridad del sistema contra pérdidas.
4. CODIGO ASME
El Capítulo 8 del Código ASME (American Society of Mechanical Engineers)
establece los criterios para el proyecto de juntas y los valores de “m” (factor de la
junta) y de “y” (presión mínima de aplastamiento). Estos valores no son obligatorios,
más se basan en resultados de aplicaciones practicas ya sucedidas. Los proyectistas
tienen la libertad de usar valores diferentes, siempre que los datos disponibles indiquen
esta necesidad.
15
El Apéndice II, del mismo capítulo, requiere que el cálculo de una unión
bridada con apriete por bulones sea hecho para las dos condiciones independientes, de
operación y de aplastamiento.
Nota: el siguiente procedimiento de cálculo debe ser usado siempre en unidades
inglesas de medida.
4.1 CONDICIONES OPERACIONALES
Esta condición determina una fuerza mínima, por la ecuación:
Wm1 = ( (π G2 P / 4 ) + (2 b π G m P)
(ec. 2.1)
(ver simbología en 5., de este capítulo)
Esta ecuación establece que la fuerza mínima de los tornillos necesaria para las
condiciones operacionales es igual a la suma de las fuerzas de presión más una carga
residual sobre la junta multiplicada por un factor y por la presión interna. O,
interpretando de otra manera, esta ecuación establece que la fuerza de los tornillos
debe ser tal que siempre exista una presión residual sobre la junta, mayor que la presión
interna del fluido. El Código ASME sugiere los valores mínimos del factor “m” para
los diversos tipos de juntas, como se muestra en la Tabla 2.1.
4.2. APLASTAMIENTO
La segunda condición determina una fuerza mínima de aplastamiento de la
junta, sin tener en cuenta la presión de trabajo. Esta fuerza se calcula según la siguiente
fórmula:
Wm2 = π b G y
(ec. 2.2)
donde “b” es definido como el ancho efectivo de la junta e “y” es el valor de presión
mínima de aplastamiento, obtenida en la Tabla 2.1. El valor de “b” es calculado por:
b = b0, cuando b0 es igual o menor que 6.4 mm (1/4")
o
b = 0.5 ( b0 ) 0.5 cuando b0 es mayor que 6.4 mm (1/4")
El Código ASME también define como se debe calcular b0 en función de la
cara de la brida, como se muestra en las Tablas 2.1 y 2.2.
16
4.3. AREA DE LOS TORNILLOS
Enseguida, se debe calcular el área mínima de los tornillos Am:
Am1 = (Wm1) / Sb
(ec. 2.3)
Am2 = (W m2) / Sa
(ec. 2.4)
donde S b es la tensión máxima admisible, en los tornillos a la temperatura de
operación y S a es la tensión máxima admisible en los tornillos a la temperatura
ambiente. El valor de A m debe ser el mayor de los valores obtenidos en las ecuaciones
2.3 y 2.4.
4.4. CALCULO DE LOS TORNILLOS
Los tornillos deben ser dimensionados de modo que la suma de sus áreas sea igual o
mayor que Am:
Ab = (número de tornillos) x (área mínima del tornillo, pul2)
El área resistiva de los tornillos Ab debe ser mayor o igual a Am.
4.5. PRESION MAXIMA SOBRE LA JUNTA
La presión máxima sobre la junta es calculada por la fórmula:
Sg(max) = (Wm) / ((π/4) (de2 - di 2) ))
(ec. 2.5)
ou
Sg(max) = (Wm) / ((π/4) ( (de - 0,125) 2 - di2)) )
(ec. 2.6)
Donde Wm es el mayor valor de Wm1 o Wm2. La ecuación 2.6 debe ser usada
para juntas Metalflex y la ecuación 2.5 para los demás tipos de juntas.
El valor de Sg, calculado por las ecuaciones 2.5 o 2.6, debe ser menor que la
presión de aplastamiento máxima que la junta es capaz de resistir. Si el valor de Sg
fuera mayor, escoger otro tipo o, cuando esto no fuera posible, aumentar el área de la
junta o proveer al conjunto brida/junta de medios para que la fuerza de aplastamiento
no sobrepase el máximo admisible. Los anillos internos y las guías centradoras en las
juntas Metalflex son ejemplos de medios para evitar el aplastamiento excesivo
17
Tabla 2.1
Factor de la junta (m) y presión mínima de aplastamiento (y)
Material de la junta
m
Goma –
abajo de 75 Shore A
arriba de 75 Shore A
c/refuerzo de tela de algodón
Lamina Comprimida 3.2 mm espesor
1.6 mm espesor
0.8 mm espesor
0.50
1.00
1.25
2.00
2.75
3.50
y
Perfil o
(psi)
tipo
0
200 plana
400
1600
3700 plana
6500
Fibra vegetal
1.75
1100
Metalflex acero inoxidable o Monel
y relleno de Amianto
Doble camisa metálica corrugada
Aluminio
Cobre o Latón
Acero Carbono
Monel
Aceros inoxidables
Corrugada metálica Aluminio
Cobre o Latón
Acero Carbono
Monel
Aceros inoxidables
Superficie Columna
b0
de sellado
(la) (lb) (1c)
II
(1d) (4) (5)
(la) (lb) (1c)
(1d) (4) (5)
(la) (lb) (1c)
(1d) (4) (5)
911, 913 (la) (1b)
3.00 10000 914
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
2.75
3.00
3.25
3.50
3.75
Doble camisa metálica corrugada
Aluminio
Cobre o Latón
Acero Carbono
Monel
Aceros inoxidables
3.25
3.50
3.75
3.50
3.75
3.25
Metálica ranurada Aluminio
3.50
Cobre o Latón
Acero Carbono 3.75
3.75
Monel
Aceros inoxidables 4.25
4.00
Metálica sólida Aluminio
4.75
Cobre o Latón
Acero Carbono 5.50
6.00
Monel
Aceros inoxidables 6.50
5.50
Ring Joint Acero Carbono
6.00
Monel
6.50
Aceros inoxidables
18
2900
3700
4500
5500
6500
3700
4500
5500
6500
7600
plana
II
II
II
926
(la) (1b)
II
900
(la) (1b)
(1c) (1d)
II
(la) (1b)
(1c) (1d) (2)
II
(la) (1b)
(1c) (1d) (2)
(3)
II
(la) (1b)
(1c) (1d) (2)
(3) (4) (5)
I
(6)
I
5500
6500
7600 923
8000
9000
5500
6500
7600 941, 942
9000
10100
8800
13000
18000 940
21800
26000
18000
21800 950, 951
26000
19
Tabla 2.2 (Continuación)
Localización de la Fuerza de Reacción de la Junta
5.
SIMBOLOGIA
Ab = área real del tornillo en la raíz de la rosca o en la sección de menor área bajo
tensión. (pul 2)
Am = área total mínima necesaria para los tornillos, tomada como el mayor valor
entre Am1 y Am2 (pul2).
Am1 = área total mínima de los tornillos calculada para las condiciones operacionales
(pul2)
Am2 = área total mínima de los tornillos para aplastar la junta (pul2)
b = ancho efectivo de la junta o ancho de contacto de la junta con la superficie de
las bridas (pul)
b0
= ancho básico de aplastamiento de la junta (pul)
de = diámetro externo de la junta (pul)
di = diámetro interno de la junta (pul)
G = diámetro de los puntos de aplicación de la resultante de las fuerzas de reacción
de la junta, Tabla 2.2 (pul)
m = factor de la junta, Tabla 2.1
N = ancho radial usado para determinar el ancho básico de la junta, Tabla 2.2 (pul).
20
P
= presión de proyecto (1bs/pul2)
Sa = tensión máxima admisible en los tornillos a temperatura ambiente (1b/pul2)
Sb = tensión máxima admisible en los tornillos a temperatura de operación (1b/pul2)
Sg = presión sobre la superficie de la junta (1b/pul2)
Wm = fuerza mínima de instalación de la junta (1b)
Wm1 = fuerza mínima necesaria en los tornillos en las condiciones de operación (1b)
Wm2 = fuerza mínima necesaria en los tornillos para aplastar la junta (1b)
y
= presión mínima de aplastamiento, Tabla 2.1 (1b/pul2)
6.
CALCULO DE TORQUE DE APRIETE DE LOS TORNILLOS
6.1. FACTOR DE FRICCION
La fuerza de fricción es la principal responsable por el mantenimiento de la
fuerza de apriete de un tornillo. Imaginando un filete de rosca “desenrollado”, podemos
representarlo por un plano inclinado. Al aplicar un torque de apriete, el efecto
producido es semejante al de empujar un cuerpo sobre un plano inclinado sujeto a las
fuerzas mostradas en la Figura 2.2.
Figura 2.2
21
Donde:
a = ángulos de inclinación de la rosca.
d = diámetros de los tornillos.
Fp = fuerza de apriete del tornillo.
Fa = fuerza de fricción.
Fn = fuerza normal a la rosca.
k = factor de ajuste.
Np = número de tornillos.
r = radio del tornillo.
T = torque aplicado al tornillo.
u = coeficiente de fricción.
Haciendo el equilibrio de fuerzas actuantes en el sentido paralelo al plano
inclinado, tenemos:
(T/r) cos a = uFn + Fp sen a.
(ec. 2.7)
en sentido perpendicular al plano inclinado, tenemos:
Fn = Fp cos a + (T/r) sen a
(ec. 2.8)
Siendo el ángulo de la rosca muy pequeño, para facilitar el calculo
despreciaremos el termino (T/r) sen a en la ecuación 2.8. Sustituyendo el valor de Fn
en la ecuación 2.7, tenemos:
(T/r) cos a = uFp cos a + Fp sen a
(ec. 2.9)
calculando el valor de T, tenemos:
T = Fp r (u + tg a)
(ec. 2.10)
Como el coeficiente de fricción es constante para una determinada condición
de lubricación, y tg a también es constante para cada rosca, sustituyendo r por d,
tenemos:
T = kFpd
(ec. 2.11)
donde k es un factor determinado experimentalmente. Los valores de k para tornillos
de acero lubricados con aceite y grafito se muestran en la Tabla 2.3. Los valore se
basan en tests prácticos. Tornillos no lubricados presentan aproximadamente el 50%
de diferencia. Diferentes lubricantes pueden dar valores distintos de los mostrados en
la Tabla 2.3, que deben ser determinados en tests prácticos.
22
6.2. TORQUE DE APRIETE
Para calcular el torque de apriete debemos verificar cual es el mayor valor de
la fuerza de ajuste necesaria, Wm1 o Wm2, conforme calculado en las ecuaciones 2.1 y
2.2. Sustituyendo en las ecuaciones 2.11, tenemos:
T1 = (k W m1 d) / Np
(ec. 2.12)
T2 = (k W m2 d) / Np
(ec. 2.13)
El valor de T debe ser el mayor de los valores obtenidos en las ecuaciones 2.12
y 2.13.
Tabla 2.3
TORNILLOS O ESPARRAGOS EN ACERO O ACERO CON ALEACIONES
Diámetro Nominal Filetes por pulgada Factor de Fricción Área de la raíz de la
pul
k
rosca mm2
l/4
20
17
0.23
5/16
18
29
0.22
3/8
16
44
0.18
7/16
14
60
0.19
l/2
13
81
0.20
9/16
12
105
0.21
5/8
11
130
0.19
3/4
10
195
0.17
7/8
9
270
0.17
1
8
355
0.18
1 1/8
7
447
0.20
1 1/4
7
574
0.19
1 3/8
6
680
0.20
1 1/2
6
834
0.18
1 5/8
5 1/2
977
0.19
1 3/4
5
1125
0.20
1 7/8
5
1322
0.21
2
4 1/2
1484
0.19
7.
ACABADO SUPERFICIAL DE LAS BRIDAS
Para cada tipo de junta existe un acabado recomendado para la superficie de la
brida. Este acabado no es obligatorio, mas se basan en resultados de aplicaciones
practicas exitosas.
Como regla general es necesario que la superficie sea ranurada para las juntas
no metálicas. Juntas metálicas exigen acabados lisos y las semi-metálicas ligeramente
áspero. La razón de esta diferencia es que las juntas no metálicas precisan ser
“mordidas” por la superficie de sellado, evitando, de este modo, una extrusión o
expulsión de la junta por la fuerza radial.
23
En el caso de las juntas metálicas sólidas, es necesaria una fuerza muy elevada
para que se “escurra” el material en las imperfecciones de la brida. Así que cuanto
más lisa sea la superficie, menores serán las posibilidades de pérdidas.
Las juntas espiraladas Metalflex requieren un poco de rugosidad para evitar el
“deslizamiento” bajo presión.
El tipo de la junta, por lo tanto, determinará el acabado de la superficie de
sellado, no existiendo un acabado único para atender a los diversos tipos de juntas.
El material de la junta debe tener una dureza siempre menor a la de la brida, de modo
que el aplastamiento sea siempre en la junta, manteniendo el acabado superficial de
la brida inalterado.
7.1. ACABADOS COMERCIALES EN LAS CARAS DE LAS BRIDAS
Las superficies de las bridas pueden variar desde el acabado bruto de fundición
hasta el lapidado. Sin embargo, el acabado más encontrado comercialmente para
bridas en acero es el ranurado concéntrico o en espiral fonográfica, según se muestra
en la figura 2.3. Ambas son maquinadas con herramientas como mínimo de 1.6 mm
(1/16") de radio y 45 a 55 ranuras por pulgada. Este acabado debe tener de 3.2 µm
(125 µpul) Ra a 6.3 µm (250 µpul) R a.
Figura 2.3
7.2.
ACABADOS RECOMENDADOS
La Tabla 2.4 indica el tipo de acabado para los tipos de juntas industriales más
usados.
De acuerdo con la MSS SP-6 “Standard Finishes for Contact of Pipe Flanges
and Connecting-End Flanges of Valves and Fittings”, el valor R a (Roughness
Average) está expresado en micrómetros (µm) y en micro pulgadas (µpul). Debe
ser avalado por comparación visual con los padrones Ra de la Norma ASME B46.1 y
no por instrumentos como estilete y amplificación electrónica.
24
7.3.
ACABADO SUPERFICIAL Y SELLABILIDAD
A continuación, algunas reglas que se deben tener en cuenta al compatibilizar
el acabado superficial con el tipo de junta:
•
•
•
•
•
•
8.
El acabado superficial tiene gran influencia en la sellabilidad.
Una fuerza mínima de aplastamiento debe ser alcanzada para hacer escurrir la
junta en las irregularidades de la superficie de la brida. Una junta blanda (corcho)
requiere una fuerza de aplastamiento menor que una mas densa (lamina
comprimida).
La fuerza de aplastamiento es proporcional al área de contacto de la junta con la
brida. Ella puede ser reducida disminuyendo el ancho de la junta o su área de
contacto con la brida.
Cualquiera sea el tipo de junta o de acabado es importante que no haya surcos o
marcas radiales de herramientas en la superficie de sellado. Estos surcos radiales
son muy difíciles de sellar y cuando la junta usada es metálica, eso se torna casi
imposible.
Las ranuras fonográficas son más difíciles de sellar que las concéntricas. La junta
al ser aplastada, debe escurrir hasta el fondo de la ranura, para no permitir un
“canal” de fuga de una extremidad a otra del espiral.
Como los materiales poseen durezas y limites de escurrimiento diferentes, la
selección del tipo de acabado de la superficie de la brida dependerá
fundamentalmente del material de la junta.
PARALELISMO DE LAS SUPERFICIES DE SELLADO
La tolerancia para el paralelismo se muestra en la Figura 2.4. La ilustración de
la derecha presenta una situación menos crítica, pues el ajuste de los tornillos tiende
a corregir el problema.
Total fuera de paralelismo =
1+ 2 < = 0.4mm
Figura 2.4
25
Tabla 2.4
Acabado de la Superficie de Sellado de las Bridas
Descripción de la junta
Tipo
Teadit
Plana no-metálica
Metálica corrugada
Metálica corrugada con
revestimiento de amianto
Metalflex (espiro metálica)
Sección
transversal de la
junta
810
820
900
905
911
913
914
920
Acabado Superficial
Ra
µm
µ pol
3.2 a 6.3
125 a 250
1.6
63
3.2
125
2.0 a 6.3
80 a 250
1.6 a 2.0
63 a 80
923
926
Metalbest (doble camisa
metálica)
927
929
Plana metálica
940
1.6
63
Metálica ranurada
941
1.6
63
942
1.6 a 2.0
63 a 80
1.6
63
Metálica ranurada con cobertura
950
Ring-Joint metálico
951
RX
BX
26
9.
PLANITUD DE LAS SUPERFICIES DE SELLADO
La variación en la planitud de las superficies de sellado (Figura 2.5)
del tipo de junta:
•
Juntas en lámina comprimida o goma: 0.8 mm.
•
Juntas Metalflex: 0.4 mm.
•
Juntas metálicas sólidas: 0.1 mm.
depende
Figura 2.5
10. TIPOS DE BRIDAS
Aunque el proyecto de las bridas esta más allá del objetivo de este libro, en las
figuras a continuación están mostradas las combinaciones más usadas de las posibles
caras de las bridas.
10.1. CARA PLANA
Junta no confinada (Figura 2.6). Las superficies de contacto de ambas bridas
son planas. La junta puede ser tipo RF, hasta los tornillos, o FF, cubriendo toda la
superficie de contacto. Normalmente usados en bridas de materiales frágiles.
Figura 2.6
27
10.2. CARA CON RESALTE
Junta no confinada (Figura 2.7). Las superficies de contacto levan un resalte de
1.6 mm o 6.4 mm. La junta llega normalmente hasta los tornillos. Permite la
colocación y retiro de la junta sin separar las bridas facilitando eventuales trabajos
de mantenimiento. Es el tipo más usado en tuberías.
Figura 2.7
10.3. LENGÜETA Y RANURA
Junta totalmente confinada (Figura 2.8). La profundidad de la ranura es igual o
un poco mayor que la altura de la lengüeta. La ranura es cerca de 1.6 mm más larga
que la lengüeta. La junta tiene, normalmente, el mismo ancho de la lengüeta. Es
necesario separar las bridas para la colocación de la junta. Este tipo de brida produce
elevadas presiones sobre la junta, no siendo recomendado para juntas no metálicas.
Figura 2.8
28
10.4. MACHO Y HEMBRA
Junta semi-confinada (Figura 2.9). El tipo más común es el de la izquierda. La
profundidad de la hembra es igual o menor que la altura del macho, para evitar la
posibilidad de contacto directo de las bridas cuando la junta es aplastada. El diámetro
externo de la hembra es hasta de 1.6 mm mayor que el del macho. Las bridas deben
ser separadas para el montaje de la junta. En las figuras de la derecha e izquierda la
junta está confinada en el diámetro externo; en la figura del centro, en el diámetro
interno.
Figura 2.9
10.5. CARA PLANA Y RANURA
Junta totalmente confinada (Figura 2.10). La cara de una de las bridas es plana
y la otra posee una ranura donde la junta esta encajada. Usadas en aplicaciones donde
la distancia entre las bridas debe ser precisa. Cuando la junta es aplastada, las bridas
se tocan. Solamente las juntas de gran resiliencia pueden ser usadas en este tipo de
montaje. Juntas espiraladas, O-rings metálicos no sólidos, juntas activadas por la
presión y de doble camisa con relleno metálico son las más indicadas.
Figura 2.10
29
10.6. RING-JOINT
También llamado anillo API (Figura 2.11). Ambas bridas poseen canales con
paredes en ángulo de 230. La junta es de metal sólido con perfil oval u octogonal, que
es el más eficiente.
Figura 2.11
11. NUEVAS CONSTANTES DE JUNTAS
Tradicionalmente los cálculos de bridas y juntas de sellado, usaban las
formulas y valores indicados por la American Society of Mechanical Engineers
(ASME), según se muestra en el inicio de este Capitulo.
La Sección VIII del “Pressure Vessel and Boiler Code”, publicado por la ASME,
indica los valores de presión mínima de aplastamiento “y” y el factor de
mantenimiento “m” para los diversos tipos de juntas. Estos valores fueron
determinados a partir de un trabajo experimental en 1943.
Con la introducción en el mercado de juntas fabricadas a partir de nuevos
materiales, como el grafito flexible (Graflex), fibras sintéticas y PTFE, se tornó
necesaria la determinación de los valores de “m” e “y” para estos materiales. En
1974 fue iniciado por el “Pressure Vessel Research Committee” (PVRC) un programa
experimental para entender mejor el comportamiento de una unión bridada, ya que no
había ninguna teoría analítica que permitiese determinar este comportamiento. El
trabajo fue patrocinado por más de treinta instituciones, entre ellas ASME, American
Petroleum Institute (API), American Society for Testing Materials (ASTM) y Fluid
Sealing Association (FSA). La Escuela Politécnica de la Universidad de Montreal,
Canadá, fue contratada para realizar los ensayos, presentar resultados y sugerencias.
En el transcurrir del trabajo se verifico que no era posible la determinación de
los valores de “m” e “y” para los nuevos materiales. También fue constatado que
los valores para los materiales tradicionales no eran consistentes con los resultados
obtenidos en las experiencias.
Los analistas optaron por desarrollar, a partir de la base experimental, una
nueva metodología para el cálculo de juntas que fuera coherente con los resultados
30
prácticos entonces obtenidos. Hasta la edicione de este libro, ASME aún no había
publicado la nueva metodología de cálculo basada en las constantes.
11.1. COMO FUERON REALIZADOS LOS ENSAYOS
Fueron escogidas para el análisis juntas que representaron mejor las aplicaciones
industriales:
• Metálicas: planas (940) y ranuradas (941) en Acero Carbono, Cobre
recocido y Acero Inoxidable.
• O’ring metálico.
• Lamina comprimida: elastómero SBR y NBR, fibras de Amianto,
Aramida y Vidrio.
• Grafito flexible en lámina con y sin inserción metálica.
• PTFE en lámina.
• Espiraladas (913) en acero inoxidable y relleno con Amianto, micagrafito, Grafito flexible y PTFE.
• Doble camisa metálica (923) en acero Carbono e inoxidable, relleno
con y sin Amianto.
Las juntas fueron ensayadas en varios equipos, uno de ellos está
esquematizado en la Figura 2.12.
Figura 2.12
Fueron realizados ensayos en tres presiones, 100, 200 y 400 psi con nitrógeno,
helio, kerosene y agua.
Los tests tuvieron la siguiente secuencia:
• Aplastamiento inicial de la junta, parte A de la curva de la Figura
2.13: la junta esta apretada hasta llegar a una compresión Sg y
31
Aplastamiento
de la Junta, SG (MPa)
deflexión Dg. Manteniendo Sg constante la presión es elevada hasta
llegar a 100 psi. En este instante la perdida Lrm es medida. El mismo
procedimiento es repetido para 200 y 400 psi.
• Enseguida el ajuste de la junta es reducido (parte B de la curva)
manteniendo la presión del fluido constante en 100, 200 y 400 psi, la
perdida es medida en intervalos regulares. El ajuste es reducido hasta
que la perdida excede la capacidad de lectura del equipo.
La junta es nuevamente comprimida hasta llegar al valor mas elevado de Sg,
repitiendo el procedimiento hasta conseguir el aplastamiento máximo recomendado
para la junta en test.
Si la presión del fluido fuera colocada en función de la pérdida en masa para
cada valor de presión de aplastamiento tenemos el grafito de la Figura 2.14.
En paralelo también fueron realizados ensayos para determinar el efecto de
acabado de la superficie de sellado. Se concluye, que a pesar de que ellos afecten la
sellabilidad, otros factores, como el tipo de junta o aplastamiento inicial y la
capacidad de la junta en resistir las condiciones operacionales son más importantes
que pequeñas variaciones en el acabado de la superficie de sellado.
DESCOMPRESION
FINAL
Deflexión de la Junta
Figura 2.13
32
DG
(mm)
Pressión del Fluído
LINEAS DE
APLASTAMIENTO CONSTANTE
Pérdida en masa, Lrm (mg/seg)
Figura 2.14
De los trabajos realizados por la Universidad de Montreal se obtuvieron varias
conclusiones entre las cuales se destacan las siguientes:
• Las juntas presentan un comportamiento similar no importando el tipo
o el material.
• La sellabilidad esta en función directa al apriete inicial a la cual la
junta es sometida. Cuanto mayor es este apriete mejor es la
sellabilidad.
• Fue sugerida la introducción del Parámetro de Apriete (Tightness
Parameter) Tp, adimensional, como la mejor forma de representar el
comportamiento de los diversos tipos de juntas.
Tp = (P/P*) x (Lrm*/ (Lrm x Dt)) a
donde:
0.5 < a < 1.2 siendo 0.5 para gases y 1.2 para líquidos
P = presión interna del fluido (MPa)
P* = presión atmosférica (0.1013 MPa)
Lrm = pérdida en masa por unidad de diámetro (mg/seg-mm)
L rm* = pérdida en masa de referencia, 1 mg/seg-mm.
Normalmente tomado para una junta con 150 mm de
diámetro externo.
Dt = diámetro externo de la junta (mm)
El Parámetro de Apriete puede ser interpretado como: la presión necesaria
para provocar un cierto nivel de perdida. Por ejemplo, el valor de Tp igual a 100
significa que es necesario una presión de 100 atmósferas (1470 psi o 10.1 MPa) para
alcanzar una pérdida de 1 mg/seg-mm en una junta con 150mm de diámetro externo.
33
Presión de Aplastamiento
Colocando en escala logarítmica los valores experimentales del Parámetro de
Apriete tenemos el gráfico de la Figura 2.15.
Parámetro de Apriete, Tp ( a=0,5)
Figura 2.15
Del gráfico podemos establecer las “Constantes de la Junta”, que, obtenidas
experimentalmente, permiten determinar el comportamiento de la junta. Las constantes
son:
• Gb = punto de intersección de la línea de aplastamiento inicial con el
eje y (parte A del test).
• a = inclinación de la línea de aplastamiento inicial.
• Gs = punto focal de las líneas de alivio de presión de aplastamiento
inicial (parte B del test).
En la Tabla 2.5 están algunas de las constantes para los tipos de juntas más
usados. Está en fase de aprobación por la ASTM un método para determinación de
las constantes de juntas.
34
Tabla 2.5
Constantes de Juntas
Gb
(MPa)
Material da Junta
Lamina comprimida con fibra de amianto
1.6 mm de espesor
3.2 mm de espesor
Lamina comprimida con 1.6 mm de espesor
Teadit NA 1002
Teadit NA 1100
Lamina de PTFE expandido Quimflex 24 SH
1.6 mm de espesor
Junta de PTFE expandido Quimflex 24B
Lamina de PTFE reforzado
TF1570
TF1580
TF1590
Lamina de Grafito Expandido (Graflex)
Sin refuerzo (TJB)
Con refuerzo chapa perforada acero inoxidable (TJE)
Con refuerzo chapa lisa de acero inoxidable (TJR)
a
Gs
(MPa)
17.240
2.759
0.150
0.380
0.807
0.690
0.938
0.903
0.45
0.44
5 E-4
5.4 E-3
2.945
8.786
3 E-4
0.313
0.193 1.8 E-14
1.683
0.786
1.793
0.31 8.883 E-5
0.786 1.103 E-8
0.351 4.344 E-2
6.690
9.655
5.628
0.384 3.448 E-4
0.324 6.897 E-5
0.377 4.552 E-4
Junta espirometálica Metalflex en acero inoxidable y Graflex
Sin anillo interno ( tipo 913 )
Con anillo interno ( tipo 913 M )
15.862
17.448
0.237
0.241
0.090
0.028
Junta espirometálica Metalflex en acero inoxidable y PTFE
Sin anillo interno ( tipo 913)
Con anillo interno ( tipo 913 M)
31.034
15.724
0.140
0.190
0.483
0.462
20.000
58.621
0.230
0.134
0.103
1.586
10.517
34.483
0.240
0.133
1.379
1.779
Junta doble camisa Metalbest en acero al carbono y relleno
con Graflex
Lisa ( tipo 923)
Corrugada ( tipo 926)
Junta metálica lisa ( tipo 940)
Aluminio
Cobre recocido o Latón
35
La figura 2.16 muestra el gráfico de una junta espiralada tipo 913 de acero
inoxidable y Graflex.
Figura 2.16
11.2. CLASE DE APRIETE
Uno de los conceptos más importantes introducidos por los estudios de PVRC
es el de la Clase de Apriete. Como no es posible tener un sellado perfecto como
sugerían los antiguos valores de “m” e “y”, los analistas propusieron la introducción
de Clases de Apriete que corresponden a tres niveles de pérdidas máximos
aceptables para la aplicación.
Tabla 2.6
Clase de Apriete
Clase de Apriete
Aire, agua
Standard
Apretada
Pérdida ( mg / seg-mm )
0.2 ( 1/5 )
0.2 ( 1/5 )
0.000 02 ( 1/ 50 000)
Constante de Apriete C
0.1
0.1
10.0
Es probable que en el futuro haya una clasificación de los diferentes fluidos en
las clases de pérdidas teniéndose en consideración los daños al medio ambiente,
riesgos de incendio, explosión, etc.
Las autoridades encargadas de la defensa del medio ambiente de algunos
países ya están estableciendo niveles máximos de fugas aceptables.
36
Podemos visualizar los valores propuestos dando un ejemplo práctico. Si
tomáramos una junta espiralada para brida ASME B16.5 de 4 pulgadas de diámetro
nominal y clase de presión 150 psi, padrón ASME B16.20 con apriete en la clase de
pérdida standard de 0.002 mg/seg-mm tenemos:
Pérdida (Lrm) = 0.002 x diámetro externo
Lrm = 0.002 x 149.4 = 0.2988 mg/seg = 1.076 g/hora
Como pérdidas en masa son de visualización difícil, abajo están las tablas
prácticas para un mejor entendimiento.
Tabla 2.7
Equivalencia volumétrica
Fluido
Agua
Nitrógeno
Helio
Equivalencia volumétrica
Masa - mg / seg
Volumen - l / h
1
0.036
1
3.200
1
22.140
Tabla 2.8
Equivalencia en gotas
Pérdida
10-1 mg / seg
10-2 mg / seg
10-3 mg / seg
10-4 mg / seg
Volumen equivalente
1 ml cada 10 segundos
1 ml cada 100 segundos
3 ml por hora
1 ml cada 3 horas
Equivalente en gotas
Flujo constante
10 gotas por segundo
1 gota por segundo
1 gota cada 10 segundos
11.3. EFICIENCIA DEL APRIETE
Estudios han mostrado una gran variación de la fuerza ejercida por cada bulón
en situaciones donde el torque es aplicado en forma controlada. El PVRC sugirió la
introducción de un factor de eficiencia de apriete directamente relacionado con el
método usado para aplicar la fuerza de aplastamiento. Los valores de la eficiencia
de apriete están en la Tabla 2.9.
Tabla 2.9
Eficiencia del apriete
Método de apriete
Torquímetro de impacto o palanca
Torque aplicado con precisión ( ± 3 %)
Tensionamiento directo y simultáneo
Medición directa de la tensión o elongación
37
Eficiencia del apriete “Ae”
0.75
0.85
0.95
1.00
11.4. PROCEDIMENTO DE CALCULO POR EL METODO PVRC
El método propuesto por el PVRC presenta varias simplificaciones para
facilitar los cálculos. Sin embargo, estas simplificaciones pueden provocar grandes
variaciones en el cálculo. Estas son mostradas en la publicación “The Exact Method”
presentado en el 6th Annual Fluid Sealing Association Technical Symposium, en
Houston, TX, October, 1996 por el Ingeniero Antonio Carlos Guizzo, Director
Técnico da Teadit Industria y Comercio. El mismo autor presentó otro trabajo en el
Sealing Technical Symposium, de Nashville, TN, Abril 1998, donde muestra el
comportamiento de las juntas comparando los resultados experimentales con valores
previstos en los métodos de calculo propuestos. Copias de estas publicaciones pueden
ser solicitadas a Teadit en la dirección indicada en el inicio de este libro.
Nota importante: en la época de la publicación de este libro el método
propuesto por el PVRC aún no estaba aprobado por ASME. Su uso debe ser
cuidadosamente analizado para evitar daños personales y materiales provenientes
de las dudas que aún pueden existir en su aplicación.
•
Determinar en la Tabla 2.5, las constantes Gb, a, y Gs para la junta que
va a ser usada
•
Determinar en la Tabla 2.6, para la Clase de Apriete, y la Constante de
Apriete, C
•
Determinar en la Tabla 2.9, la eficiencia de apriete, Ae, de acuerdo con
la herramienta a ser usada en el apriete de los bulones.
•
Calcular el área de contacto de la junta con la brida (área de
aplastamiento), Ag
•
Determinar la tensión admisible en los bulones a la temperatura
ambiente: Sa
•
Determinar la tensión admisible en los bulones a la temperatura de
operación: Sb
•
Calcular el área efectiva de actuación de la presión del fluido, A i, de
acuerdo con el Código ASME:
Ai = ( π /4 ) G2
G = de- 2b
b = .5 ( b ) 0.5 o b = bo si bo menor que 6.4 mm ( 1/4 pul )
bo = N / 2
donde G es el diámetro efectivo de la junta según el Código ASME
(Tablas 2.1 y 2.2 )
•
Calcular el parámetro de apriete mínimo, Tpmin;
Tpmin = 18.0231 C Pd
donde C es la constante de apriete escogida y Pd es la presión de proyecto.
38
•
Calcular el parámetro de apriete de montaje, Tpa. Este valor de Tpa debe
ser alcanzado durante el montaje de la junta para asegurar que el valor de
Tp durante la operación de la junta sea igual o mayor que T pmin.
Tpa = X Tpmin
donde X > = 1.5 ( Sa / Sb)
donde Sa es la tensión admisible en los bulones a temperatura ambiente y
Sb es la tensión admisible en los bulones a temperatura de proyecto.
•
Calcular la razón de los parámetros de apriete:
Tr = Log (T pa) / Log (Tpmin)
•
Calcular la presión mínima de apriete para operación de la junta. Esta
presión es necesaria para resistir a la fuerza hidrostática y mantener una
presión en la junta tal que el Parámetro de Apriete sea, en el mínimo, igual
a Tpmin
Sml = Gs [(Gb / Gs) ( Tpa )a ] (1/Tr)
•
Calcular la presión mínima de aplastamiento de la junta:
Sya = (Gb / Ae) ( Tpa )a
donde Ae es la Eficiencia del Apriete, obtenida de la Tabla 2.9
•
Calcular la presión de aplastamiento de proyecto de la junta:
Sm2 = [( Sb / S a )( Sya / 1.5 )] - P d (Ai / Ag)
donde Ag es el área de contacto de la junta con la superficie de sellado de
la brida
•
Calcular la fuerza mínima de aplastamiento:
Wmo = ( Pd Ai ) + ( Smo Ag )
donde Smo es el mayor de Sm1, Sm2 o 2 Pd
•
Calcular el área resistiva mínima de los bulones:
Am = Wmo / Sb
39
• Número de bulones:
El área real de los bulones, Ab, debe ser igual o mayor que Am. Para eso
es necesario escoger un número de bulones tal que la suma de sus áreas
sea igual o mayor que Am
11.5. EJEMPLO DE CÁLCULO POR EL METODO PVRC
Junta espiralada diámetro nominal 6 pulgadas, clase de presión 300 psi,
dimensiones según Norma ASME B16.20, con espiral en acero inoxidable, relleno en
Graflex y anillo externo en acero al Carbono bicromatizado. Brida con 12 bulones de
diámetro 1 pulgada en ASTM AS193-B7.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Presión de proyecto: Pd = 2 MPa (290 psi)
Presión de test: Pt = 3 MPa (435 psi)
Temperatura de proyecto: 450o C
Bulones ASTM AS 193-B7, tensión admisible:
• Temperatura ambiente: Sa = 172 MPa
• Temperatura de operación: Sb = 122 MPa
• Cantidad: 12 bulones
De la Tabla 2.5 obtenemos las constantes de la junta:
Gb = 15.862 MPa
a = 0.237
Gs = 0.090 MPa
Clase de apriete: standard, Lrm = .002 mg/seg-mm
Constante de apriete: C = 1
Ajuste por torquímetro: Ae = 0.75
Área de contacto de la junta, Ag:
Ag = ( π /4 ) [(de - 3.2)2 - di2] = 7271.390 mm2
de = 209.6 mm
di = 182.6 mm
•
Área efectiva de actuación de la presión interna, Ai:
Ai = ( π /4 ) G2 = 29711.878 mm2
G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mm
b = b0 = 5.95mm
bo = N/2 = ((de - 3.2) - di)/4 = 5.95 mm
•
Parámetro de apriete mínimo:
Tpmin = 18.0231 C Pd = 36.0462
40
•
Parámetro de apriete de montaje
Tpa = X Tpmin = 1.5 ( 172 / 122 ) 36.0462 = 76.229
•
Razón de los parámetros de apriete:
Tr = Log (Tpa) / Log (T pmin) = 1.209
•
Presión mínima de apriete para operación:
Sml = Gs [( Gb / Gs ) ( Tpa )a ] 1/Tr = 15.171 MPa
•
Presión mínima de aplastamiento:
Sya = [ Gb/Ae ] ( Tpa )a = 59.069 MPa
•
Calcular la presión de aplastamiento de proyecto de la junta:
Sm2 = [( Sb / S a )( Sya / 1.5 )] - Pd (Ai / Ag) = 19.759 MPa
•
Fuerza mínima de aplastamiento:
Wmo = ( Pd Ai ) + ( Smo Ag )
donde Smo es el mayor valor de
Sm1, = 15.171
Sm2 = 19.759
2 Pd = 4
Wmo = ( Pd Ai ) + ( Smo Ag ) = 203 089 N
12. APLASTAMIENTO MAXIMO
En las secciones 4 y 11 de este Capítulo están los métodos para calcular la
fuerza de aplastamiento mínima de la junta para asegurar un sellado adecuado. En
tanto conforme a los estudios de PVRC cuanto mayor el apriete mayor la sellabilidad,
por lo tanto, es interesante saber cual es el valor de la fuerza de apriete máximo
haciendo la instalación con el apriete próximo al máximo se tiene la posibilidad de
obtener una mayor sellabilidad.
Un problema con frecuencia encontrado son juntas dañadas por exceso de
apriete. Para todos los tipos de juntas es posible establecer la presión máxima de
aplastamiento, este valor no debe ser superado en la instalación para no dañar la
junta.
41
12.1 CALCULO DE LA FUERZA MAXIMA DE APRIETE
A continuación está descripto el método para calcular el apriete máximo
admisible para la junta y los bulones.
•
Calcular el área de contacto de la junta con la brida (área de
aplastamiento), Ag.
•
Calcular el área efectiva de actuación de la presión del fluido, Ai, de
acuerdo con el Código ASME:
Ai = ( π /4 ) G2
G = de - 2b
b = .5 ( b ) 0.5 o b = b0 si b0 fuera menor que 6.4 mm
b0 = N/2
donde G es el diámetro efectivo de la junta según tablas del Código
ASME
•
Calcular la fuerza de presión, H:
H = Ai Pd
•
Calcular la fuerza máxima disponible para el aplastamiento, Wdisp:
Wdisp = Aml Np Sa
donde Aml es el área de la raíz de la rosca de los bulones o la menor área
bajo tensión, N p es el número de bulones y Sa es la tensión máxima
admisible en los bulones a temperatura ambiente.
•
Calcular la presión de aplastamiento de la junta, Sya:
Sya = Wdisp / Ag
•
Determinar la máxima presión de aplastamiento para la junta de acuerdo
con las recomendaciones del fabricante, Sym.
•
Establecer como la presión de aplastamiento máxima, Sys, el menor valor
entre Sya y Sym.
•
Calcular la fuerza de aplastamiento máxima, Wmax:
Wmax = Sys Ag
•
Calcular la fuerza de apriete mínima Wmo de acuerdo con las Secciones 4
o 11 de este Capítulo
42
•
Si el valor de Wmax fuera menor que Wmo la combinación de las juntas y
los bulones no es adecuada para la aplicación.
•
Si Wmax fuera mayor que Wmo la combinación junta y bulones es
satisfactoria.
•
Con el valor de la fuerza de apriete máxima conocida es posible entonces
determinar si todas las demás tensiones están dentro de los limites
establecidos por el Código ASME. Esta verificación esta más allá de los
objetivos de este libro.
12.2 EJEMPLO DE CALCULO DE LA FUERZA DE APRIETE MAXIMA
En el ejemplo de la Sección 11.5 podemos calcular la fuerza de apriete
máxima.
•
Area de contacto de la junta con la brida:
Ag = ( π /4 ) [(de - 3.2)2 - di2] = 7271.37 mm2
de = 209.6 mm
di = 182.6 mm
•
Area efectiva de actuación de la presión del fluido:
Ai = ( π /4 ) G2 = 29711.8 mm2
G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mm
b = b0 = 5.95mm
bo = N/2 = ((de - 3.2) - di)/4 = 5.95 mm
•
Calcular la fuerza de presión, H:
H = Ai Pd = 29711 x 2 = 59 423 N
•
Fuerza máxima disponible para el aplastamiento:
Wdisp = Ae Aml Np S a = 391 x 12 x 172 = 807 024 N
•
Calcular la presión de aplastamiento de la junta, Sya:
Sya = Wdisp / Ag = 807 024 / 7271 = 110.992 MPa
•
Presión máxima de aplastamiento recomendada para la junta:
Sym = 210 MPa
43
•
Presión de aplastamiento máxima, menor valor entre Sya y Sym:
Sys = 110 MPa
•
Calcular la fuerza de aplastamiento máxima, Wmax:
Wmax = Sys Ag = 110 x 7271 = 799 810 N
•
Fuerza de apriete mínima, según Sección 11.5:
Wmo = 203 089 N
•
Como el valor de Wmax es mayor que Wmo la combinación de las juntas y
bulones es adecuada para la aplicación.
•
Con los valores de las fuerzas máxima y mínima es posible calcular los
valores de los torques máximo y mínimo:
Tmin = k Wmo dp/NP = 0.2 x 203 089 x 0.0254 / 12 = 85.97 N-m
Tmax = k Wmax d p/N P = 0.2 x 799 810 x 0.0254 / 12 = 338.58 N-m
44
CAPITULO
3
MATERIALES
PARA JUNTAS NO-METALICAS
1.
CRITERIOS DE SELECCION
La elección de un material para junta no metálica es difícil por la existencia,
en el mercado, de una gran variedad de materiales con características similares. Además
de eso, nuevos productos o variaciones de productos existentes aparecen
frecuentemente.
Es imposible listar y describir todos los materiales. Por esta razón, fueron
seleccionados los materiales más usados con sus características básicas. Si fuera
necesario aprofundarze sobre alguno de ellos, recomendamos consultar al fabricante.
Las cuatro condiciones básicas que deben ser observadas al seleccionar el
material de una junta son:
• Presión de operación.
• Fuerza de los bulones.
• Resistencia al ataque químico del fluido (corrosión).
• Temperatura de operación.
Las dos primeras fueron analizadas en el Capitulo 2 de este libro.
La resistencia a la corrosión puede ser influenciada por varios factores,
principalmente:
• Concentración del agente corrosivo: no siempre una mayor concentración
torna un fluido más corrosivo.
• Temperatura del agente corrosivo: en general, temperaturas más elevadas
aceleran la corrosión.
45
• Punto de condensación: el pasaje del fluido con presencia de azufre y
agua por el punto de condensación, común en gases provenientes de
combustión, puede provocar la formación de condensados
extremadamente corrosivos.
En situaciones críticas son necesarios ensayos en laboratorio para determinar,
en las condiciones de operación, la compatibilidad del material de la junta con el
fluido.
Al iniciar el proyecto de una junta, un análisis profundo debe ser efectuado,
comenzando por el tipo de brida, fuerza de los bulones, fuerza mínima de
aplastamiento, etc. Todas las etapas deben ser seguidas hasta la definición del tipo y
del material de la junta. Generalmente la selección de una junta puede ser
simplificada usando el Factor de Servicio, según se muestra a continuación.
2. FACTOR P X T O FACTOR DE SERVICIO
El Factor de Servicio o factor Presión x Temperatura ( P x T ) es un buen
punto de partida para seleccionar el material de la junta. El mismo se obtiene
multiplicando el valor de presión en kgf/cm 2 por la temperatura en grados centígrados
y comparando los resultados con los valores de la siguiente tabla. Si el valor fuera
mayor que 25 000, debe ser escogida una junta metálica.
PXT
máximo
530
1150
2700
15000
25000
Tabla 3.1
Factor de Servicio
Temperatura oC
Material de la Junta
máxima
150
Goma
120
Fibra vegetal
250
PTFE
540
Lamina comprimida
590
Lamina comprimidas con tela metálica
Los límites de temperaturas y los valores de P x T no pueden ser tomados
como absolutos. Las condiciones de cada caso, tales como variaciones en los tipos de
materia prima, tipo de brida y otras particularidades de cada aplicación pueden
modificar estos valores.
Nota importante: las recomendaciones de este Capítulo son genéricas, y las
condiciones particulares de cada caso deben ser estudiadas cuidadosamente.
3. LAMINAS COMPRIMIDAS
Desde su introducción, en el siglo pasado, las Láminas Comprimidas han sido
el material más usado para sellado de bridas. Poseen características de sellabilidad en
una amplia faja de condiciones operacionales. Debido a su importancia en el campo
del sellado industrial, el Capítulo 4 de este libro esta enteramente dedicado a ellas.
46
4. POLITETRAFLUOROETILENO ( PTFE )
Desarrollado por Du Pont, que lo comercializa con la marca Teflón®, el PTFE
en sus diferentes formas es uno de los materiales mas usados en la confección de
juntas industriales. Debido a su creciente importancia el Capitulo 5 de este libro
muestra varias alternativas de juntas con PTFE.
5. GRAFITO FLEXIBLE GRAFLEX®
Producido a partir de la expansión y calandrado del grafito natural, posee
entre 95% y 99% de pureza.
Grumos de grafito son tratados con ácido, neutralizados con agua y secados
hasta un determinado nivel de humedad. Este proceso deja agua entre los granos de
grafito. Enseguida, los grumos son sometidos a elevadas temperaturas, y el agua, al
vaporizar, “estalla” los grumos que alcanzan volúmenes de 200 o más veces del
volumen original. Estos grumos expandidos son calandrados, sin ningún aditivo o
ligante, produciendo hojas de material flexible.
El grafito flexible presenta reducido “creep”, definido como una deformación
plástica continua de un material sometido a presión. Por lo tanto, la perdida de fuerza
de los bulones es reducida, eliminando reaprietes frecuentes.
Debido a sus características, el grafito flexible es uno de los materiales de
sellado mas seguro. Su capacidad de sellar, ha sido ampliamente comprobada, tanto
en los ambientes más agresivos como a elevadas temperaturas. Posee excelente
resistencia a los Acidos, soluciones alcalinas y compuestos orgánicos. No obstante, en
atmósferas oxidantes y temperaturas superiores a 450 o C, su uso debe ser
cuidadosamente analizado. Cuando el Carbono es calentado en presencia de oxígeno
hay formación de dióxido de Carbono (CO2). El resultado de esta reacción es una
reducción de masa de material. Límites de temperatura: - 240 oC a 3000 oC, en
atmósfera neutra o reductora, y de - 240 oC a 450 oC, en atmósfera oxidante.
La compatibilidad química y los límites de temperatura están en el Anexo 3.1.
5.1. PLACAS DE GRAFLEX®
Por ser un material de baja resistencia mecánica las placas de Graflex® son
provistas con refuerzo de acero inoxidable 316. Las dimensiones son 1000 x 1000
mm y los espesores son 0.8 mm, 1.6 mm y 3.2 mm. Las recomendaciones de
aplicación están en la Tabla 3.2. Cuando se usen juntas fabricadas a partir de placas
de Graflex ® con refuerzo, es necesario también verificar la compatibilidad del fluido
con el refuerzo.
47
Tabla 3.2
Tipos de Placas de Graflex®
Tipo
Refuerzo
Aplicación
TJR
Lámina lisa de acero
inoxidable 316L
Servicios generales,
vapor, hidrocarburos
TJE
Lámina perforada de
acero inoxidable 316L
Servicios generales,
vapor, fluido térmico,
hidrocarburos
TJB
Sin Refuerzo
Servicios generales,
bridas frágiles en
general
Tabla 3.3
Temperaturas de Trabajo
Temperatura oC
Máxima
Medio
Medio
Neutro / reductor
Oxidante
Vapor
Mínima
Mínima
-240
-240
-240
TJR
870
450
650
TJE
870
450
650
TJB
3 000
450
No recomendado
Los valores de “m” e “y” y de las constantes para cálculo para cada tipo de
Placa de Graflex están en la Tabla 3.4.
Tipo
m
y (psi)
G b (MPa)
a
G s (MPa)
Presión de aplastamiento
máxima (MPa)
Tabla 3.4
Valores para Cálculo
TJR
TJE
2
2
1 000
2 800
5.628
9.655
0.377
0.324
4.552 10-4
6.897 10-5
165
165
TJB
1.5
900
6.690
0.384
3.448 10-4
165
5.2. CINTAS DE GRAFLEX®
El Graflex® también es provisto en cintas con o sin adhesivo, lisa o corrugada
en espesores de 0.4 mm, los tipos y condiciones de suministro están en la Tabla 3.5.
48
Tabla 3.5
Cintas Graflex®
TJI
Cinta lisa con
Presentación adhesivo
Sellado de
conexiones roscadas
Aplicación
Tipo
Rollos de
12.7 x 8 000 ou 25.4
x 15 000 mm
TJH
Cinta corrugada con
adhesivo
Sellado estático en
uniones bridadas
TJZ
Cinta corrugada sin
adhesivo
Para enrollar en
vástagos de válvulas
o fabricar anillos premoldeados
12.7 x 8 000 ou 25.4 x 6.4 ou 12.7 x 8 000 y
15 000 mm
19.1 ou 25.4 x 15000
6. ELASTOMEROS
Materiales bastante empleados en la fabricación de juntas, en virtud de sus
características de sellabilidad. Existen en el mercado diversos tipos de polímeros e
formulaciones, permitiendo una gran variación en la selección.
6.1. CARACTERISTICAS BASICAS
Las principales características que tornan la goma un buen material para juntas
son:
•
Resiliencia: la goma es un material con elevada resiliencia. Siendo bastante
elástico, rellenando las imperfecciones de las bridas, y con una pequeña fuerza de
apriete.
•
Polímeros: hay diversidad de polímeros con diferentes características físicas y
químicas.
•
Combinación de polímeros: la combinación de varios polímeros en una fórmula
permite obtener diferentes propiedades físicas y químicas, tales como resistencia a
la tracción o a los productos químicos, dureza etc.
•
Variedad: chapas o laminas con diferentes espesores, colores, anchos, largos, y
acabados superficiales pueden ser fabricados para atender las necesidades de cada
caso.
6.2. PROCESO DE SELECCION
En juntas industriales los Elastómeros normalmente son utilizados en bajas
presiones y temperaturas. Para mejorar la resistencia mecánica pueden ser empleados
refuerzos con una o más camadas de tela de algodón. La dureza normal para juntas
industriales es de 55 a 80 Shore A y espesores de 0.8 mm (1/32") a 6.4 mm (1/4"). El
Anexo 3.2 muestra la compatibilidad entre los diversos fluidos y los Elastómeros mas
utilizados, que están relacionados a continuación. El código entre paréntesis es la
designación ASTM.
49
6.3. GOMA NATURAL (NR)
Posee buena resistencia a las sales inorgánicas, amoníaco, acidos débiles y
álcalis; poca resistencia a aceites, solventes y productos químicos; presenta acentuado
envejecimiento debido al ataque por el Ozono, no recomendada para uso en lugares
expuestos al sol o al Oxígeno; tiene gran resistencia mecánica al desgaste por fricción.
Niveles de temperatura bastante limitados: de -50 oC a 90 oC.
6.4. ESTIRENO-BUTADIENO (SBR)
La goma SBR, también llamada “goma sintética”, fue desarrollada como
alternativa a la goma natural. Recomendada para uso en agua caliente e fría, aire,
vapor y algunos acidos débiles, no debe ser usada en acidos fuertes, aceites, grasas y
solventes clorados; posee poca resistencia al Ozono y a la mayoría de los
hidrocarburos. Límites de temperatura de -50 oC a 120 oC.
6.5. CLOROPRENE (CR)
Más conocida como Neoprene, su nombre comercial. Posee excelente
resistencia a los aceites, Ozono, luz solar, y baja permeabilidad a los gases;
recomendada para uso en naftas y solventes no aromáticos, tiene poca resistencia a los
agentes oxidantes fuertes e hidrocarburos aromáticos y clorados. Límites de
temperatura de -50 oC a 120 oC.
6.6. NITRILICA (NBR)
También conocida como Buna-N. Posee buena resistencia a los aceites,
solventes hidrocarburos aromáticos y alifáticos y naftas. Poca resistencia a los
agentes oxidantes fuertes, hidrocarburos clorados, cetonas y ésteres. Límites de
temperatura de -50 oC a 120 oC.
6.7. FLUORELASTOMERO (CFM, FVSI, FPM)
Mas conocido como Viton, su nombre comercial. Posee excelente resistencia
a los acidos fuertes, aceites, nafta, solventes clorados e hidrocarburos alifáticos y
aromáticos. No recomendada para uso con aminos, ésteres, cetonas y vapor. Límites
de temperatura de -40 oC a 204 oC.
6.8. SILICONA (SI)
La goma silicona posee excelente resistencia al envejecimiento, no siendo
afectada por la luz solar u Ozono, por eso es muy usada en aire caliente. Tiene poca
resistencia mecánica, a los hidrocarburos alifáticos, aromáticos y vapor. Posee límites
de temperatura más amplios, de -100 oC a 260 oC.
6.9. ETILENO-PROPILENO (EPDM)
Elastómero con buena resistencia al Ozono, vapor, Acidos fuertes y álcalis.
No recomendada para uso con solventes e hidrocarburos aromáticos. Límites de
temperatura de -50 oC a 120 oC.
50
6.10. HYPALON
Elastómero de la familia del Neoprene, posee excelente resistencia al Ozono,
luz solar, productos químicos y buena resistencia a los aceites. Límites de temperatura
de -100 oC a 260 oC.
7. FIBRA CELULOSA
La hoja de fibra de celulosa es fabricada a partir de celulosa aglomerada con
cola y glicerina. Es muy usada en el sellado de productos de petróleo, gases y
solventes varios. Disponible en rollos con espesores de 0.5 mm a 1.6 mm. Límite
máximo de temperatura 120 oC.
8. CORCHO
Granos de corcho son aglomerados con goma para obtener la compresibilidad
del corcho, con las ventajas de la goma sintética. Ampliamente utilizada cuando la
fuera de ajuste es limitada, como en bridas de chapa fina estampada o de material
frágil como cerámica y vidrio. Recomendada para uso con agua, aceites, lubricantes y
otros derivados de petróleo en presiones hasta 3 bar y temperatura hasta 120 oC. Posee
poca resistencia al envejecimiento y no debe ser usada con ácidos inorgánicos, álcalis
y soluciones oxidantes.
9. TEJIDOS Y CINTAS
Tejidos de Amianto o fibra de vidrio impregnada con un elastómero son
bastante usadas en juntas industriales. La hebra de tejido puede, para elevar su
resistencia mecánica, tener refuerzo metálico, como el Latón o acero inoxidable. Los
espesores van de 0.8mm (l/32") a 3.2mm (1/8"). Espesores mayores son obtenidos
plegando una camada sobre la otra.
Los elastómeros más usados en la impregnación de tejidos son: Goma estireno
butadieno (SBR), Neoprene, Viton y Silicona.
9.1. TEJIDOS DE AMIANTO
Los tejidos de amianto impregnados normalmente poseen 75% de Amianto y
25% de otras fibras, como el rayón o algodón. Esta combinación se hace para mejorar
las propiedades mecánicas y facilitar la fabricación, con sensible reducción de costo.
9.2. TEJIDOS DE FIBRA DE VIDRIO
Los tejidos de fibra de vidrio son fabricados a partir de dos tipos de hilos:
•
Filamento continuo.
•
Texturizado.
Los tejidos hechos a partir de hilo de filamento continuo poseen espesor
reducido y, en consecuencia, menor resistencia mecánica.
51
Los tejidos con hilo texturizado, proceso que eleva el volumen del hilo, poseen
mayor resistencia mecánica, por eso son mas usados en juntas industriales.
9.3. JUNTAS DE TEJIDOS Y CINTAS
Los tejidos y cintas son doblados y moldeados en forma de juntas. Si es
necesario para llegar al espesor deseado pueden ser doblados y colados en varias
camadas.
Estas juntas son usadas principalmente en las puertas “paso de hombre” de
calderas (manhole e handhole). Ellas pueden ser circulares, ovales cuadradas o de
otras formas. Son también usadas en hornos, hornallas, autoclaves, puertas de acceso
y paneles de equipos.
9.4. CINTA TADPOLE
Los tejidos pueden ser enrollados en torno de un núcleo, normalmente una
empaquetadura de amianto o fibra de vidrio, según se muestra en la figura 3.2. El
tejido puede tener o no impregnación de Elastómeros. La junta con esta forma es
conocida como “tadpole”.
El tejido se extiende mas allá del núcleo, formando una cinta plana que puede
tener orificios de fijación. La sección circular ofrece buen sellado en superficies
irregulares sujetas a aperturas o cierres frecuentes, como puertas de hornos y estufas.
Figura 3.2
10. CARTON DE AMIANTO
Material fabricado a partir de fibras de amianto con pegantes incombustibles,
con elevada resistencia a la temperatura. Normalmente usado como aislamiento
térmico, es empleado como relleno de juntas semi-metálicas debido a su
compresibilidad y resistencia térmica. También recomendado para fabricación de
juntas para ductos de gases calientes y bajas presiones. Temperatura límite de
operación continua 800 oC.
52
11. CARTON ISOLIT HT®
En función de las restricciones existentes al manoseo de Amianto, el Isolit HT
es la alternativa para el cartón de Amianto, con desempeño semejante. Es un compuesto
de fibras cerámicas con hasta 5% de fibras organicas, las que aumentan su resistencia
mecánica. Cuando expuestas a temperaturas superiores a 200 °C, estas substancias
organicas carbonizan resultando en un material totalmente inorgánico com resistencia
hasta 800 ºC.
12. FIBRA CERAMICA
En la forma de mantas es usada para la fabricación de juntas para uso en
ductos de gases calientes a baja presión. Material también empleado como relleno en
juntas semi-metálicas en sustitución del cartón de amianto. Límite de temperatura:
1200 oC.
13. BEATER ADDITION
El proceso “beater addition” (BA), de fabricación de materiales para juntas es
semejante al de fabricación de papel. Fibras sintéticas, orgánicas o minerales son
batidas con pegantes en mezcladores, que las “abren”, propiciando una mayor área de
contacto con los pegantes. Esta mayor área de contacto aumenta la resistencia
mecánica del producto final. Varios ligantes pueden ser usados, como el látex, Caucho
SBR, Nitrílica etc.
Debido a su limitada resistencia a la presión es un material poco usado en
aplicaciones industriales, excepto como relleno de juntas semi-metálicas para bajas
temperaturas.
Los materiales producidos por el proceso BA son suministrados en bobinas de
hasta 1200 mm de ancho, con espesores de 0.3 mm a 1.5 mm.
14. CARTON TEAPLAC®
Los cartones de aislamiento térmico, Teaplac 800 y Teaplac 850, son utilizados
para confección de juntas aplicables em altas temperaturas y bajas presiones
53
ANEXO 3.1
COMPATIBILIDAD QUÍMICA DEL GRAFLEX®
Fluidos
Acetato de Monovinilo
Acetato Izo propílico
Acetona
Ácido Acético
Ácido Arsénico
Ácido Bencilsulfónico
Ácido Bórico
Ácido Brómico
Ácido Carbónico
Ácido Cítrico
Ácido Clorhídrico
Ácido Dicloropropilítico
Ácido Esteárico
Ácido Fluorhídrico
Ácido Flúor silicio
Ácido Fólico
Ácido Fórmico
Ácido Fosfórico
Ácido Graso
Ácido Láctico
Ácido Monocloroacético
Ácido Nítrico
Ácido Oleico
Ácido Oxálico
Ácido Sulfúrico
Ácido Sulfúrico
Ácido Sulfuroso
Ácido Tartárico
Agua Perboratada
Agua Desaireada
Agua Mercaptana
Aire
Alcohol Amílico
Alcohol Butílico
Alcohol Etílico
Concentración %
Todas
100
0 - 100
Todas
Todas
60
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
90 – 100
100
Todas
0 a 20
Todas
Todas
0 a 85
Todas
Todas
100
Todas
100
Todas
0 a 70
Maior que 70
Todas
Todas
Saturada
100
100
0 - 100
54
Temperatura máxima oC
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
No Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
No Recomendado
Todas
Todas
Todas
No Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
450
Todas
Todas
Todas
ANEXO 3.1 (Continuación)
COMPATIBILIDAD QUÍMICA DEL GRAFLEX®
Fluidos
Alcohol Izo Propílico
Alcohol Metílico
Anhídrido Acético
Anilina
Benceno
Bi fluoruro de Amoníaco
Bromo
Cellosolve Butílico
Cellosolve Solvente
Clorato de Calcio
Clorito de Sodio
Cloro Seco
Cloroetilbenceno
Cloroformo
Cloruro de Aluminio
Cloruro Cúprico
Cloruro de Estaño
Cloruro de Etilo
Cloruro Férrico
Cloruro Ferroso
Cloruro de Níquel
Cloruro de Sodio
Cloruro de Zinc
Di Bromo Etileno
Di Cloro Etileno
Dietanolamina
Dioxano
Dióxido de Azufre
Éter Izo Propílico
Etilo
Etileno Cloridina
Etileno Glicol
Fluidos para Transferencia
de Calor (todos)
Fluidos Refrigerantes
Concentración % Temperatura máxima oC
0 - 100
Todas
0 - 100
650
100
Todas
100
Todas
100
Todas
Todas
Todas
Todas
No Recomendado
0 - 100
Todas
Todas
Todas
Todas
No Recomendado
0-4
No Recomendado
100
Todas
100
Todas
100
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
100
Todas
100
Todas
Todas
Todas
0 - 100
Todas
Todas
Todas
100
Todas
Todas
Todas
0-8
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
55
Todas
ANEXO 3.1 (Continuación)
COMPATIBILIDAD QUÍMICA DEL GRAFLEX®
Fluidos
Flúor
Gasolina
Glicerina
Hexaclorobenceno
Hidrato de Cloral
Hidrocloruro de Anilina
Hidróxido de Aluminio
Hidróxido de Amoníaco
Hidróxido de Sodio
Hipo cloruro de Calcio
Hipoclorito de Sodio
Kerosene
Manitol
Metil-Isobutil-Cetona
Monocloruro de Azufre
Monoclorobenceno
Monoetanolamina
Octanol
Paradiclorobenceno
Paraldeído
Sulfato de Amoníaco
Sulfato de Cobre
Sulfato de Hierro
Sulfato de Manganeso
Sulfato de Níquel
Sulfato de Zinc
Tetracloruro de Carbono
Tetracloroetano
Tiocianato de Amoníaco
Tricloruro de Arsénico
Tricloruro de Fósforo
Tricloroetileno
Vapor
Xileno
Yodo
Concentración %
Todas
0 - 100
100
0 - 60
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
100
100
100
Todas
100
100
100
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
100
100
0 – 63
100
100
100
Todas
Todas
56
Temperatura máxima oC
No Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
No Recomendado
No Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
650
Todas
No Recomendado
ANEXO 3.2
RESISTENCIA QUÍMICA DE ELASTÓMEROS PARA JUNTAS
1: buena resistencia
2: resistencia regular
3: sin información
4: poca resistencia
NBR: nitrílica
FE : flúor elastómero
CR : cloro preñe
SBR: estireno-butadieno
NR : natural
SI : silicona
Fluido
Aceite Bunker
Aceite de Coco
Aceite Diesel
Aceite Hidráulico (mineral)
Aceite de Linaza
Aceite Lubricante
Aceite de Maíz
Aceite de Maní
Aceites Minerales
Aceite de Oliva
Aceite de Silicona
Aceite de Soja
Aceite para Turbina
Aceite Vegetal
Acetaldehído
Acetato de Aluminio
Acetato de Butilo
Acetato de Etilo
Acetato de Potasio
Acetileno
Acetona
Ácido Acético 5%
Ácido Acético glacial
Ácido Benzoico
Ácido Bórico
Ácido Butírico
Ácido Cítrico
Ácido Clorhídrico (concentrado)
Ácido Clorhídrico (diluido)
NBR
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
2
4
4
2
1
4
2
2
4
1
4
1
4
3
57
FE
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
1
4
1
4
1
1
2
1
1
1
CR
4
3
3
2
1
2
3
3
1
2
1
1
4
3
3
2
4
4
2
2
2
1
2
4
1
4
1
4
1
SBR
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1
4
4
4
3
4
4
4
4
2
4
2
2
4
1
4
1
4
3
NR
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1
4
4
4
2
1
4
4
1
2
4
2
2
4
1
3
1
4
3
SI
2
1
4
2
1
4
1
1
2
1
3
1
4
1
2
4
4
2
4
2
4
1
2
4
1
3
1
4
4
ANEXO 3.2 ( Continuación )
RESISTENCIA QUÍMICA DE ELASTÓMEROS PARA JUNTAS
NBR
4
4
4
4
4
1
4
4
4
4
3
2
1
2
4
4
4
2
1
1
2
1
1
1
2
4
4
1
1
2
1
1
2
4
1
4
4
Fluido
Ácido Crómico
Ácido Fluorhídrico (concentrado)
Ácido Fluorhídrico (diluido)
Ácido Fosfórico concentrado
Ácido Fosfórico diluído
Ácido Láctico
Ácido Maleico
Ácido Nítrico concentrado
Ácido Nítrico diluído
Ácido Nítrico humeante
Ácido Oleico
Ácido Oxálico
Ácido Palmítico
Ácido Salicílico
Ácido Sulfúrico concentrado
Ácido Sulfúrico diluído
Ácido Sulfúrico humeante
Ácido Sulfuroso
Ácido Tánico
Ácido Tartárico
Ácidos Grasos
Agua de Mar
Agua Potable
Aire Hasta 100ºC
Aire Hasta 150ºC
Aire Hasta 200ºC
Aire Hasta 250ºC
Alcohol Butílico (butanol)
Alcohol de Madera
Alcohol izo Propílico
Alcohol Propílico
Alquitrán
Amoníaco Líquido (anidra)
Amoníaco Caliente (gas)
Amoníaco Frío (gas)
Anilina
Benceno
58
FE
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
1
1
1
1
3
1
4
1
1
1
4
4
4
1
2
CR
4
4
1
1
1
1
4
4
2
4
2
2
2
3
4
2
4
2
1
1
2
2
1
1
2
4
4
1
1
1
1
2
1
2
1
4
4
SBR
4
4
2
3
2
1
4
4
4
4
4
2
2
2
4
3
4
2
2
2
4
1
1
2
4
4
4
1
1
2
1
4
4
4
1
4
4
NR
4
4
4
3
2
1
4
4
4
4
4
2
2
1
4
3
4
2
1
1
3
1
1
2
4
4
4
1
1
1
1
4
4
4
1
4
4
SI
3
4
4
3
2
3
3
4
4
4
4
2
4
3
4
4
4
4
2
1
3
1
1
1
1
1
2
2
1
1
1
4
2
1
1
4
4
ANEXO 3.2 ( Continuación )
RESISTENCIA QUÍMICA DE ELASTÓMEROS PARA JUNTAS
Fluido
Bicarbonato de Sodio
Bisulfato de Carbono
Bórax
Café
Carbonato de Amoníaco
Carbonato de Calcio
Carbonato de Sodio
Cerveza
Cianeto de Potasio
Ciclo-Hexanol
Clorato de Aluminio
Clorato de Amoníaco
Clorato de Bario
Clorato de Calcio
Clorato de Etila
Clorato de Etileno
Clorato de Magnesio
Clorato de Metileno
Clorato de Potasio
Clorato de Sodio
Cloro (seco)
Cloro (húmedo)
Cloroformo
Decalin
Dibutil Ftalato
Dióxido de Azufre (seco)
Dióxido de Azufre (húmedo)
Dowtherm A
Efluente Sanitario (cloaca)
Etano
Etanol
Éter di Butílico
Éter Etílico
Éter Metílico
Etileno Glicol
Fenol
Fluoreto de Aluminio
NBR
1
4
2
1
4
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
4
1
4
1
1
4
3
4
4
4
4
4
4
1
1
1
4
3
1
1
4
1
59
FE
1
1
1
1
3
1
1
1
1
1
1
3
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
2
4
4
1
1
1
3
3
4
1
1
1
3
CR
1
4
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
2
4
1
4
1
1
2
4
4
4
4
1
1
2
2
2
1
4
4
3
1
2
1
SBR
1
4
2
1
3
1
1
1
1
4
1
1
1
1
2
4
1
4
1
1
4
3
4
4
4
2
4
4
1
4
1
4
4
1
1
4
1
NR
1
4
2
1
3
1
1
1
1
4
1
1
1
1
1
4
1
4
1
1
4
3
4
4
4
2
4
4
1
4
1
4
4
1
1
4
2
SI
1
3
2
1
3
1
1
1
1
4
2
3
1
1
4
4
1
4
1
1
4
3
4
4
3
2
2
4
1
4
1
4
4
1
1
4
2
ANEXO 3.2 ( Continuación)
RESISTENCIA QUÍMICA DE ELASTÓMEROS PARA JUNTAS
Fluido
Formaldehído
Fosfato de Calcio
Freón 12
Freón 22
Gas Carbónico
Gas Licuado de Petróleo
Gas Natural
Gasolina
Glicerina
Glicose
Heptano (etano)
Hidrógeno
Hidróxido de Amoníaco (concentrado)
Hidróxido de Calcio
Hidróxido de Magnesio
Hidróxido de Potasio
Hidróxido de Sodio
Hipoclorito de Calcio
Hipoclorito de Sodio
Izo-octano
Kerosene
Leche
Mercurio
Metano
Metanol
Metil Butil Cetona
Metil Butil Cetona ( MEK )
Metil Isobutil Cetona ( MIBK )
Metil Isopropril Cetona
Metil Salicilato
Monóxido de Carbono
Nafta
Neón
Nitrato de Aluminio
Nitrato de Potasio
Nitrato de Plata
Nitrógeno
60
NBR
4
1
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
4
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
1
2
1
1
1
2
1
FE
4
1
1
4
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
2
4
4
4
4
3
1
1
1
3
1
1
1
CR
4
2
1
1
1
2
1
2
1
1
2
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
2
1
4
4
4
4
4
1
4
1
1
1
1
1
SBR
4
1
1
1
2
4
2
4
1
1
4
2
3
1
2
2
2
2
2
4
4
1
1
4
1
4
4
4
4
3
2
4
1
1
1
1
1
NR
4
1
2
1
2
4
2
4
1
1
4
2
3
1
2
2
1
2
2
4
4
1
1
4
1
4
4
4
4
3
2
4
1
1
1
1
1
SI
4
1
4
4
2
3
1
4
1
1
4
3
1
3
3
3
1
2
2
4
4
1
3
4
1
4
4
4
4
3
1
4
1
2
1
1
1
ANEXO 3.2 ( Continuación)
RESISTENCIA QUÍMICA DE ELASTÓMEROS PARA JUNTAS
NBR FE
1
2
1
1
1
1
1
2
1
1
1
2
2
4
1
2
1
4
1
1
1
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
4
1
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
4
2
4
2
4
1
4
1
3
1
1
1
1
1
2
1
1
1
4
1
4
Fluido
Octano
Óleo Combustible
Óleo Combustible Ácido
Óleo Crudo
Óleo de Madera
Oxígeno
Oxígeno ( 100-200’C )
Oxígeno Líquido
Ozono
Pentano
Percloroetileno
Peróxido de Hidrógeno
Petróleo
Propano
Silicato de Calcio
Silicato de Sodio
Soluciones Cáusticas
Solventes Clorados
Sulfato de Aluminio
Sulfato de Amoníaco
Sulfato de Cobre
Sulfato de Magnesio
Sulfato de Sodio
Sulfato de Zinc
Sulfato de Magnesio
Tetracloruro de Carbono
Tetracloroetano
Thinner
Tolueno
Tricloroetano
Tricloroetileno
Whisky
Vapor
Vinagre
Vino
Xileno
Xilol
61
CR
4
1
2
4
2
1
4
1
3
1
4
2
2
2
1
1
2
4
1
1
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
4
1
1
2
1
4
4
SBR
4
4
4
4
4
4
4
4
4
3
4
2
4
4
1
1
2
4
2
2
2
2
2
2
2
4
4
4
4
4
4
1
2
2
1
4
4
NR
4
4
4
4
4
2
4
1
4
4
4
2
4
4
1
1
1
4
1
1
2
2
2
2
2
4
4
4
4
4
4
1
2
2
1
4
4
SI
4
4
1
4
4
1
1
2
1
4
4
1
4
4
3
3
2
4
1
3
1
1
1
1
1
4
3
4
4
4
4
1
1
1
1
4
4
62
CAPITULO
4
JUNTAS EN
LAMINAS COMPRIMIDAS
1.
LAMINAS COMPRIMIDAS TEADIT
Son fabricadas a partir de la vulcanización bajo presión de elastomeros con
fibras minerales o sintéticas. Por ser bastante económicos con relación a su
desempeño, son los materiales mas usados en la fabricación de juntas industriales,
cubriendo una amplia gama de aplicación. Sus principales características son:
•
•
•
•
2.
Elevada resistencia al aplastamiento
Bajo creep (creep relaxation)
Resistencia a altas temperaturas y presiones
Resistencia a productos químicos
COMPOSICION Y CARACTERISTICAS
En la fabricación de láminas comprimidas, fibras de amianto u otros materiales
como el Kevlar*, son mezclados con elastómeros y otros materiales, formando una
masa viscosa. Esta masa es calandrada en caliente hasta la formación de una hoja con
las características y dimensiones deseadas.
La fibra, el elastómero o la combinación de elastómeros, otros materiales, la
temperatura y tiempo de procesamiento, se combinan de una forma que resulta en una
lámina comprimida con características específicas para cada aplicación.
(*Marca registrada de E. I. Du Pont de Nemours, EUA)
63
2.1 FIBRAS
Las fibras poseen la función estructural, determinando, principalmente las
características de elevada resistencia de las láminas comprimidas.
En cartones a base de amianto, el problema de riesgos personales a los
usuarios es bastante reducido, por estar las fibras totalmente impregnadas por caucho.
Las láminas a partir de fibras sintéticas son totalmente “sin amianto”, lo que ofrece
mayor seguridad a los usuarios.
Importante: se recomienda el uso correcto de láminas de amianto; el lijado,
raspado o cualquier otro proceso que provoque polvo, debe ser realizado evitando su
inhalación, usando máscaras con filtros descartables. Para más informaciones sobre la
manipulación y uso correcto de amianto, consultar las reglamentacione especificas
de cada país.
2.2 ELASTOMEROS
Los elastómeros, vulcanizados bajo presión con las fibras, determinan la
resistencia química de las láminas comprimidas, dándoles también sus características
de flexibilidad y elasticidad. Los elastómeros mas usados son:
•
Caucho natural ( NR ): producto natural extraído de plantas tropicales que
presenta excelente elasticidad, flexibilidad, baja resistencia química y a la temperatura.
•
Caucho estireno-butadieno ( SBR ): también conocido como “caucho
sintético”, fue desarrollado como alternativa al caucho natural y posee características
similares.
•
Cloroprene ( CR ): Mas conocido por el nombre comercial de Neoprene*,
posee excelente resistencia a los aceites, gasolina, solventes de petróleo y al Ozono.
•
Caucho nitrílico ( NBR ): superior a los cauchos SBR y CR en relación a
productos químicos y temperatura. Tiene excelente resistencia a los aceites, gasolina,
solventes de petróleo, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, solventes clorados y
aceites vegetales y animales.
•
Hypalon: posee excelente resistencia química inclusive a los ácidos y
álcalis.
2.3 REFUERZO METALICO
Para elevar la resistencia a la compresión, las láminas comprimidas pueden ser
reforzadas con malla metálica. Estos materiales son recomendados para aplicaciones
donde la junta esta sujeta a tensiones mecánicas altas. La malla es normalmente de
acero al Carbono, pudiendo ser usado también el acero inoxidable, para resistir mejor
al fluido sellado. La juntas de lamina comprimida con inserción metálica presenta una
sellabilidad menor, pues la inserción de la malla posibilita una fuga a través de la
64
propia junta. La tela también dificulta el corte de la junta y debe ser usada solamente
cuando es estrictamente necesario.
2.4 ACABADO SUPERFICIAL
Los diversos tipos de láminas comprimidas, son fabricadas con dos acabados
superficiales, los dos con el sello de tipo y marca Teadit:
•
•
Natural: permite una mayor adherencia a la faz de la brida.
Grafitado: evita la adherencia a la brida, facilitando el recambio de la junta si
este es frecuente.
2.5. DIMENSIONES DE PROVISION
Las láminas comprimidas Teadit son comercializadas en hojas de 1500 mm
por 1600mm. Bajo pedido pueden ser fabricadas en hojas de 1500 mm por 3200 mm.
Algunos materiales también pueden ser fabricados en hojas de 3000 mm por 3200
mm.
2.6 CARACTERISTICAS FISICAS
Las asociaciones normalizadoras y los fabricantes, desarrollaron varios
ensayos para permitir la uniformidad de fabricación, determinación de las
condiciones, limites de aplicación y comparación entre los materiales de diversos
fabricantes.
2.6.1
COMPRESIBILIDAD Y RECUPERACION
Medida de acuerdo con la Norma ASTM F36A, es la reducción de espesor del
material cuando es sometido a una carga de 5000 psi ( 34.5 MPa) y se expresa como
un porcentaje del espesor original. Recuperación es la retomada de espesor cuando la
carga es retirada, y se expresa como porcentaje del espesor comprimido.
La compresibilidad indica la capacidad del material de acomodarse a las
imperfecciones de la cara de la brida. Cuanto mayor es la compresibilidad, mas
fácilmente el material rellena las irregularidades.
La recuperación indica la capacidad del material de absorber los efectos de las
variaciones de presión y temperatura.
2.6.2 SELLABILIDAD
Medida de acuerdo con la Norma ASTM F37, indica la capacidad de sellar,
bajo condiciones controladas de laboratorio con isoctano, a la presión de 1 atmósfera
y de carga en la brida variando de 125 psi (0.86 MPa) a 4000 psi (27.58 MPa)
65
2.6.3 RETENCION DE TORQUE
Medida de acuerdo con la norma ASTM F38, indica la capacidad del material en
mantener el apriete a lo largo del tiempo, se expresa como el porcentaje de pérdida de
la carga inicial. Un material estable retiene el torque después de una pérdida inicial, al
contrario de un material inestable que presenta una perdida continua causando una
degradación del sellado con el tiempo. La presión inicial del test es de 21 MPa,
temperatura 100 oC y tiempo 22 horas. Cuanto mayores son el espesor del material y la
temperatura de operación, menor es la retención del torque. Las Normas DIN 52913 y
BS 2815 establecen los métodos de medición de la retención de torque.
2.6.4 INMERSION EN FLUIDO
Medida de acuerdo con la Norma ASTM F146, permite verificar la variación
del material, cuando esta inmerso en fluidos por tiempo y temperatura determinados.
Los fluidos de ensayo de inmersión más usados son el aceite IRM 903, basado en
petróleo y el ASTM Fuel B, compuesto por 70% isoctano y 30% tolueno y también
inmersión en ácidos. Son verificadas las variaciones de compresibilidad,
recuperación, aumento de espesor, reducción de resistencia a la tracción y aumento
de peso.
2.6.5 RESISTENCIA A LA TRACCION
Medida de acuerdo con la Norma ASTM F152, es un parámetro de control de
calidad y su valor no esta directamente relacionado con las condiciones de aplicación
del material.
2.6.6 PERDIDA POR CALCINACION
Medida por la Norma ASTM F495 indica el porcentaje de material perdido al
calcinar el material.
2.6.7 DIAGRAMA PRESION X TEMPERATURA
No existiendo ensayo internacionalmente adoptado para establecer limites
de operación de los materiales para juntas, Teadit desarrollo procedimiento
especifico para determinar la presión máxima de trabajo, en función de la
temperatura. El fluido de test es el Nitrógeno.
3
PROYECTO DE JUNTAS CON LAMINA COMPRIMIDA
3.1 CONDICIONES OPERACIONALES
Al iniciar el proyecto de una junta debemos, en primer lugar, verificar si las
condiciones operacionales son adecuadas al uso de la lamina comprimida. La presión
y la temperatura de trabajo, deben ser comparadas con las máximas indicadas por el
fabricante.
66
Para las Láminas Comprimidas Teadit del tipo NA (No Amianto), fueron
determinadas las curvas P x T que representan el comportamiento del material,
considerando la acción simultanea de presión y temperatura. Las curvas P x T son
determinadas con Nitrógeno y junta de 1.6 mm. de espesor. Para determinar si una
condición es adecuada, se debe verificar si la presión y la temperatura de operación
esta dentro de la faja recomendada para el material, que es representada por el área
bajo la curva inferior del gráfico. Si el punto cae fuera del área entre las dos curvas es
necesario consultar a Teadit pues, dependiendo de otros factores tales como el tipo de
fluido y la existencia de ciclo térmico puede o no ser adecuado para la aplicación.
3.2 RESISTENCIA QUIMICA
Antes de decidirnos por el uso de un tipo de lamina comprimida, debemos
verificar su resistencia química al fluido a ser sellado.
El Anexo 4.2, en el final de este capítulo, presenta la compatibilidad entre
varios productos y las diversas láminas comprimidas Teadit.
Importante: Las recomendaciones del Anexo 4.2 son genéricas, por lo tanto
las condiciones particulares de cada caso deben ser analizadas cuidadosamente.
3.3 TIPOS DE JUNTAS
3.3.1. TIPO 810 RF ( RAISED FACE )
El Tipo 810 o RF (Figura 4.1) es una junta cuyo diámetro externo es tangente a
los bulones, haciéndola autocentrante al ser instalada. Es el tipo de junta más usada en
bridas industriales, por ser más económica sin perdida de perfomance.
Siempre que sea posible, debe ser usada el tipo RF, pues es más económica y
presenta menor área de contacto con la brida, teniendo así un mejor aplastamiento.
Figura 4.1
67
3.3.2. TIPO 820 FF ( FULL FACE )
El tipo 820 o FF (Figura 4.2) es una junta que se extiende hasta el diámetro
externo de la junta. Es normalmente usada en bridas de materiales frágiles o de baja
resistencia. Se debe tener bastante cuidado en aplastar adecuadamente la junta debido
a su mayor área de contacto.
Figura 4.2
3.3.3
TIPO 830 PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR
Es bastante frecuente el uso de juntas en bridas no normalizadas, como, por
ejemplo, en los espejos de los intercambiadores de calor. Es este caso, las
recomendaciones de proyecto del Capítulo 2 de este libro deben ser observadas
cuidadosamente. La presión máxima de aplastamiento no debe sobrepasar los valores
indicados para cada tipo de lámina comprimida.
3.4 DIMENSIONAMENTO PARA BRIDAS NORMAS ASME
Las juntas para uso en bridas ASME, están dimensionadas en la Norma ASME
B16.21, Nonmetallic Flat Gaskets for Pipe Flanges. En esta norma están las
dimensiones de las juntas para diversos tipos de bridas, usados en tuberías y equipos
industriales, según Anexos 4.3 a 4.10.
3.5 DIMENSIONAMIENTO PARA BRIDAS NORMA DIN
Las dimensiones de las juntas según Norma DIN 2690 están en el Anexo 4.11.
3.6 DIMENSIONAMIENTO PARA OTRAS NORMAS
Otras asociaciones normalizadoras también especifican las dimensiones para
juntas. Las normas BS y JIS de Inglaterra y Japón, respectivamente, son usadas en
equipos proyectados en estos países.
68
3.7 TOLERANCIAS
Las tolerancias de fabricación con base en la Norma ASME B16.21 están en la
Tabla 4.1.
Tabla 4.1
Tolerancias de Fabricación
Característica
Diámetro Externo
Diámetro Interno
Tolerancia - mm
Hasta 300 mm (12")
+0
-1.5
Encima de 300 mm (12")
+0
-3.0
Hasta 300 mm (12")
± 1.5
Encima de 300 mm (12")
± 3.0
Círculo de Agujeros
Centro a centro de los agujeros de los bulones
4
± 1.5
± 0.8
JUNTAS DE GRANDES DIMENSIONES
Cuando las dimensiones de la junta fueran mayores que la hoja de lámina
comprimida, o si debido a razones económicas, fuera necesario su fabricación en
sectores, son usados dos tipos de enmienda: cola de milano y chaflanada.
4.1 COLA DE MILANO
Es la enmienda más usada en aplicaciones industriales, permitiendo la
fabricación en cualquier tamaño y espesor, según se muestra en la Figura 4.3. Cada
unión macho y hembra es ajustada de modo que haya el mínimo huelgo. Al montar
debe ser observada la indicación existente, evitando cambios de sectores.
El dimensionamiento de la “Cola de Milano”, debe seguir las siguientes
recomendaciones:
Juntas con ancho ( L ) menor o igual a 200 mm:
A = B = C = (.3 a .4 ) L
Juntas con ancho mayor 200 mm:
A = (.15 a .2 ) L
B = (.15 a .25 ) L
C = (.25 a .3 ) L
69
Figura 4.3
4.2 CHAFLANADA
Cuando la fuerza de aplastamiento no fuera suficiente, pueden ser hechas
enmiendas chaflanadas y pegadas (Figura 4.4). Debido a las dificultades de
fabricación, solo es viable este tipo constructivo para espesores de 3,2 mm como
mínimo. No es recomendado el uso de este tipo de enmiendas con Láminas
Comprimidas con Amianto, al lijar la unión puede generar polvo, operación sujeta a
controles de nivel de fibras en el medio ambiente.
Pegado
Figura 4.4
70
5.
ESPESOR
El Código ASME recomienda tres espesores para aplicaciones industriales:
1/32" ( 0.8 mm ), 1/16" (1.6 mm ) y 1/8" ( 3.2 mm ). Al especificar el espesor de
una junta, debemos tener en consideración, principalmente, la superficie de sellado.
Como regla general, se recomienda que la junta sea de espesor apenas lo suficiente
para rellenar las irregularidades de la cara de la brida.
Aplicaciones prácticas con buenos resultados recomiendan que el espesor
sea igual a cuatro veces la profundidad de las ranuras. En espesores arriba de 3,2 mm
solo deben ser usadas estrictamente cuando sea necesario. En bridas muy
desgastadas, distorsionadas o de grandes dimensiones, pueden ser usados espesores
de hasta 6,4 mm.
Para bridas con superficies rectificadas o pulidas, se deben usar juntas con el
menor espesor posible (hasta 1.0 mm). No habiendo ranuras o irregularidades para
“morder”, la junta puede ser expulsada por la fuerza radial provocada por la presión
interna.
6.
FUERZA DE APRIETE EN LOS BULONES
La fuerza de apriete de los bulones debe ser calculada de acuerdo con las
recomendaciones del Capítulo 2 de este libro. Esta fuerza no debe provocar presión de
aplastamiento excesivo estrujando la junta. La presión máxima de apriete, depende
del espesor y de la temperatura de trabajo de la junta. A la temperatura ambiente la
presión máxima de aplastamiento recomendada es de 210 MPa (30 000 psi).
7.
ACABADO DE LAS JUNTAS
El acabado para la mayoría de las aplicaciones debe ser el natural. El uso de
antiadherentes como grafito, silicona, aceites o grasas, disminuyen la fricción con la
brida, dificultando el sellado y disminuyendo la resistencia a altas presiones.
El acabado grafitado solo debe ser usado cuando fuera frecuente el
desmontaje. En este caso se recomienda el grafitado en solamente un lado. El
grafitado en ambos lados solo debe ser especificado en juntas para trabajos en
temperaturas muy elevadas, pues el grafito eleva la resistencia superficial al calor.
No se recomienda la lubricación con aceites o grasas.
8.
ACABADO DE LAS SUPERFICIES DE SELLADO DE LAS BRIDAS.
El acabado de las superficies de la brida en contacto con la junta debe tener
una rugosidad superficial para “morder” la junta. Es recomendado el ranurado
concéntrico o en espiral fonográfico especificado por las Normas ASME B16.5 y
MSS SP-6, normalmente encontrado en las bridas comerciales. Ambos son
maquinados por herramientas con no menos de 1.6 mm (1/16") de radio, teniendo
45 a 55 ranuras por pulgada. Este acabado debe tener de 3.2 µm (125 µpul) Ra a 6.3 µm
71
(250 µpul) Ra. Ranuras concéntricas en ‘V’ de 90o con paso de 0.6 a 1.0mm también
son aceptables.
Bridas con ranuras en espiral son más difíciles de sellar. Un aplastamiento
inadecuado puede permitir un “canal de fuga” a través del espiral.
Surcos radiales son difíciles de sellar y deben ser evitados.
9
ALMACENAMIENTO
Las láminas comprimidas en hojas, o bien como juntas ya cortadas, no deben
ser almacenadas por largos periodos. El elastómero usado como pegante, provoca el
“envejecimiento” del material con el tiempo, alterando sus características físicas.
Al almacenar, se debe elegir un local fresco, seco y sin luz solar directa.
Evitar el contacto con el agua, aceites o productos químicos. Las hojas y juntas de
lámina comprimida, deben ser mantenidas en lo posible estiradas sin dobleces. Evitar
enrollar, para no provocar deformaciones permanentes.
10 LAMINAS COMPRIMIDAS TEADIT SIN AMIANTO
Las Láminas Comprimidas sin Amianto, para aplicaciones industriales,
disponibles en el mercado, en ocasión de la publicación de este libro, están enunciadas
a continuación. Por ser un producto en constante evolución, nuevos desarrollos son
continuamente ofrecidos a los usuarios.
10.1 Lamina Comprimida NA 1000
Lamina Comprimida universal de fibra aramida y caucho NBR. Indicada
para derivados de petróleo, solventes, vapor saturado y productos químicos
en general.
Color: verde.
Clasificación ASTM F104: 713100E33M9
10.2. Lámina Comprimida NA 1000M
Lámina Comprimida universal de fibra aramida y caucho NBR con inserción
de malla metálica. Indicado para derivados de petróleo, solventes, vapor
saturado y productos químicos en general.
Color: verde.
Clasificación ASTM F104: 713230E23M6
10.3 . Lamina Comprimida NA 1002
Lamina Comprimida universal de fibra aramida y caucho NBR. Indicado
para derivados de petróleo, agua, vapor saturado, gases y productos
químicos en general.
Color: verde.
Clasificación ASTM F104: 712120E22M5
72
Presión bar
Gráfico P x T para NA 1002
Presión bar
10.4 Lámina Comprimida NA 1020
Lámina Comprimida para uso general a base de fibra aramida y caucho SBR.
Indicado para vapor saturado, gases, ácidos moderados, álcalis y productos
químicos em general.
Color: blanco.
Clasificación ASTM F104: 712940E44M5
Aprovación KTW para uso com água potable.
Gráfico P x T para NA 1020
73
Presión bar
10.5 Lámina Comprimida NA 1040
Lamina Comprimida universal de fibra celulosa y caucho NBR. Indicado
para derivados de petróleo, agua y productos químicos en general a baja
temperatura.
Color: rojo.
Clasificación ASTM F104: F712990E34M4
Gráfico P x T para NA 1040
10.6 Lámina Comprimida NA 1060 FDA
Lámina Comprimida libre de amianto basado en fibra aramida y caucho
SBR. Indicado para trabajar con alimentos, remedios y otros productos
que no pueden sufrir contaminación. Aprobación: FDA (Food and Drug
Administration – USA) para uso en alimentos y productos medicinales.
Color: blanco.
Clasificación ASTM F104: F712940E34M9
10.7 Lámina Comprimida NA 1085
Lámina Comprimida universal de fibra aramida y caucho Hypalon.
Presenta excelente resistencia química y mecánica. Desarrollado para
trabajar con Ácidos fuertes y productos químicos en general.
Color: azul cobalto.
Clasificación ASTM F104: F712000E00M5.
74
Presión bar
Gráfico P x T para NA 1085
Presión bar
10.8 Lámina Comprimida NA 1100
Lámina Comprimida universal de elevada resistencia térmica y libre
de amianto. Contiene fibra de Carbono y grafito unidos con NBR.
Indicado para aceites calientes, solventes, agua, vapor y productos
químicos en general. Aprobación: DVGW e KTW.
Color: negro.
Clasificación ASTM F104: F712120E23M6
Gráfico P x T para NA 1100
75
11. LAMINAS COMPRIMIDAS CON AMIANTO
Las Láminas Comprimidas con Amianto, para aplicaciones industriales,
disponibles en el mercado hasta el momento de la publicación del libro son las
siguientes:
11.1 Lámina Comprimida AC 83
Lámina Comprimida con amianto y liga especial de caucho resistente a los
ácidos y bases, fuertes y moderados ampliamente usado en la industria
química.
Color: azul.
Clasificación ASTM F104: F112000E00-M6.
Propiedades físicas después de la inmersión en ácidos: 5 horas a 23o C
Propiedad física
Sulfúrico 25% Nítrico 25% Clorhídrico 25%
Aumento de peso (%)
12
7
4
Aumento de espesor (%)
13
8
4
11.2 Lámina Comprimida S 1212
Lámina Comprimida universal con amianto y caucho NBR para uso con
aceites calientes, gasolina, combustibles, solventes y gases.
Color: negro.
Clasificación ASTM F104: F112200E33-M6.
11.3. Lámina Comprimida S 1200
Lámina Comprimida universal con amianto, caucho NBR e inserción de
malla metálica para uso con aceites calientes, gasolina, combustibles,
solventes y gases.
Color: negro.
Clasificación ASTM F104: F112230E34-M9.
11.4. Lámina Comprimida U 60
Lámina Comprimida para servicios generales con amianto y caucho SBR.
Recomendado para agua, vapor, gases y una amplia faja de productos
químicos y compuestos orgánicos.
Color: negro.
Clasificación ASTM F104: F112950E59-M6.
11.5. Lámina Comprimida U 60M
Lámina Comprimida para servicios generales con amianto, caucho SBR e
inserción de malla metálica. Recomendada para agua, vapor, gases y una
amplia gama de productos químicos y compuestos orgánicos.
Color: negro.
Clasificación ASTM F104: F112940E55-M9.
76
11.6. Lámina Comprimida U 90
Lámina Comprimida especial con amianto y caucho SBR, para vapor a
altas presiones y temperaturas, Ácidos y álcalis moderados, y productos
químicos en general.
Color: plata.
Clasificación ASTM F104: F112940E39-M7.
11.7
Lámina Comprimida V 15
Lámina Comprimida para servicios generales con amianto y compuesto de
caucho NR y SBR. Indicado para sellar vapor condensado, agua y
soluciones neutras en general.
Color: rojo.
Clasificación ASTM F104: F119000E00-M9.
S 1212
S 1200
U 60
U 60M
U 90
V 15
Temperatura máxima - oC
Presión máxima - bar
Densidad – g/cm3
Compresibilidad – ASTM F36A - %
Recuperación – ASTM F36A - %
Resist. tracción transversal ASTM F152-MPa
Aumento de espesor IRM903
Fuel B
ASTM F 146 - %
IRM903
Aumento de
peso ASTM F 146 - % Fuel B
450
85
1.8
11
57
18
540
140
1.8
12
60
27
9
11
11
11
540
210
2.1
14
52
27
9
13
11
10
540
100
1.8
13
54
18
27
18
24
16
540
140
2.0
13
53
22
30
17
25
13
590
210
2.0
8
55
29
36
21
24
13
200
15
2.0
19
35
7
Nota 1
Características Físicas
AC 83
Anexo 4.1
Características Físicas - Lamina Comprimidas con Amianto
Nota 1: en la descripción del producto esta el aumento de espesor y de peso con ácidos.
77
380
380
400
210
380
450
200
200
240
200
270
270
100
90
110
70
50
130
Presión límite – bar
40
40
50
20
50
70
1.9
1.63
1.75
Densidad – g/cm3
1.8
1.94
1.65
12 - 23 10 - 20 7 - 17 7 - 17 5 - 15 5 - 15
Compresibilidad – ASTM F36A - %
Recuperación – ASTM F36A - %
40
50
45
45
45
50
Resist. Tracción transversal ASTM F152 - MPa
18.5 1 1 . 5
13
9.7
13
15
Pérdida por calcinación - % máxima
37
36
34
28
30
50
Aumento de espesor
IRM903
20
13
12
25
40
15
ASTM F 146 - % maximo
Fuel B
15
15
10
20
20
15
Aumento de peso
IRM903
20
15
25
30
15
ASTM F 146 - % maximo
Fuel B
15
20
15
20
30
15
Pérdida de torque ASTM F 38 - %
26
25
26
22
22
Retención de torque DIN 52913 - MPa
37
28
38
26
35
Selabilidade Isoctano 1000 psi ASTM F37 - ml/h 0.80
0.25 0.25 0.25
0.20
Máxima
Uso contínuo
Máxima
Uso contínuo
NA 1085
Temperatura límite - oC
Características Físicas
Temperatura limite - o C
Pressión limite – bar
Máxima
Uso contínuo
Máxima
Uso contínuo
Densidad – g/cm 3
Compresibilidad – ASTM F36A - %
Recuperación – ASTM F36A - %
Resistencia a tracción transversal ASTM F152-MPa
Pérdida por calcinación - %
Aumento de espessor
H 2 SO 4
concentración 25% a 23oC
HNO 3
% máximo
HCl
Aumento de peso
H 2 SO 4
concentración 25% a 23oC
HNO 3
% máximo
HCl
Pérdida de torque ASTM F 38 - %
Sellabilidad Isoctano 1000 psi ASTM F37 –ml/h
Retención de torque DIN 52913 - MPa
78
240
200
68
50
1.7
5 – 15
40
14
37
6
6
5
6
6
5
26
0.2
28
NA 1060
NA 1100
NA 1040
NA 1020
NA 1002
Características Físicas
NA 1000M
NA 1000
Anexo 4.2
Características Físicas - Lamina Comprimidas sin Amianto
380
270
70
50
1.95
7 -17
45
13.5
29
30
20
30
20
20
39
0.25
Anexo 4.3
Tabla de Recomendaciones
Láminas Comprimidas Teadit Sin Amianto
A: recomendado.
B: según condición de trabajo. Consulte el fabricante
C: no recomendado
Fluido
Acetamida
Acetaldehído
Acetato de Aluminio
Acetato de Amilo
Acetato Butílico
Acetato Etílico
Acetato Potásico
Acetileno
Acetona
Ácido Acético (T<90ºC)
Ácido Acético (Te 90ºC)
Ácido Adípico
Ácido Benzoico
Ácido Bórico
Ácido Cítrico
Ácido Clorhídrico 10%
Ácido Clorhídrico 37%
Ácido Crómico
Ácido Esteárico
Ácido Fluorhídrico
Ácido Fórmico
Ácido Fosfórico
Ácido Láctico 50%
Ácido Maleico
Ácido Nítrico 50% (T<50ºC)
Ácido Nítrico >50%
Ácido Oleico
Ácido Oxálico
Ácido Palmítico
Ácido Sulfúrico 90%
Ácido Sulfúrico 95%
Ácido Sulfúrico oleum
Ácido Sulfuroso
Ácido Tánico
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100
NA1000M
A
A
A
B
C
A
C
B
B
B
B
B
B
B
A
A
A
A
A
B
A
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
A
A
A
C
B
B
B
A
A
A
A
A
A
A
C
C
C
B
B
C
B
A
A
A
A
A
A
A
C
C
C
A
C
C
C
A
A
A
A
B
A
B
B
B
B
B
B
C
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
B
C
C
C
C
A
C
C
C
C
C
C
B
C
C
C
A
A
A
A
A
A
B
C
C
C
C
C
C
C
B
B
B
A
A
C
A
B
B
B
A
C
C
C
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
C
C
A
C
C
C
C
A
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
A
A
A
A
C
A
C
B
B
B
A
B
C
B
A
A
A
A
B
B
B
C
C
C
A
C
C
C
C
C
C
B
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
B
B
B
A
B
C
B
A
A
A
A
A
A
A
79
Anexo 4.3 (Continuación)
Tabla de Recomendaciones
Láminas Comprimidas Teadit Sin Amianto
Fluido
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100
NA1000M
Ácido Tartárico
A
A
A
A
A
A
A
Agua
A
A
A
A
A
A
A
Agua del Mar
A
A
A
A
A
A
A
Aguarrás
A
A
C
A
C
C
A
Aire
A
A
A
A
A
A
A
Alcohol Isopropilico
A
A
A
A
A
A
A
Amonio – Frío (Gas)
A
A
A
A
A
A
Amonio – Caliente (Gas)
C
C
C
C
C
B
C
Anilina
C
C
B
C
B
C
C
Benceno
C
C
C
C
C
C
C
Bicarbonato de Sodio
A
A
B
A
B
A
A
Bisulfito de Sodio
A
A
A
A
A
A
A
Butadieno
C
C
C
C
C
B
C
Butano
A
A
C
B
C
A
A
Butanol
A
A
A
A
A
A
A
Butanona (MEK)
C
C
C
C
C
C
C
Carbonato de Amoniaco
C
C
A
C
A
C
C
Carbonato de Sodio
A
A
A
A
A
A
A
Ciclohexano
A
A
C
A
C
C
A
Ciclohexanol
A
A
C
B
C
B
A
Ciclohexanona
C
C
C
C
C
C
C
Cloruro de Aluminio
A
A
A
A
A
A
A
Cloruro de Amoniaco
A
A
A
A
A
A
A
Cloruro de Bario
A
A
A
A
A
A
A
Cloruro de Calcio
A
A
A
A
A
A
A
Cloruro de Etilo
B
B
C
C
C
C
B
Cloruro de Magnesio
A
A
A
A
A
A
A
Cloruro de Metilo
C
C
C
C
C
C
C
Cloruro de Potasio
A
A
A
A
A
A
A
Cloruro Sódico (T<50ºC)
A
A
A
A
A
A
A
Cloro (Seco)
B
B
B
C
B
B
B
Cloro (húmedo)
C
C
C
C
C
C
C
Cloroformo
C
C
C
C
C
C
C
Condensado
A
A
A
A
A
A
A
Creosato
A
A
C
A
C
C
A
Cresol
B
B
C
C
C
C
B
Decano
A
A
C
A
C
C
A
Dicromato Potasio
A
A
B
A
B
A
A
Dimetilformamida
C
C
C
C
C
C
C
A
80
Anexo 4.3 (Continuación)
Tabla de Recomendaciones
Láminas Comprimidas Teadit Sin Amianto
Fluido
NA1100
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085
NA1092
NA1000M
Dióxido de Azufre
C
C
B
C
B
B
C
Dióxido de Carbono
A
A
A
A
A
A
A
Dióxido de Cloro
C
C
C
C
C
C
C
Disulfito de Carbono
C
C
C
C
C
C
C
Estireno
C
C
C
C
C
C
C
Etano
B
B
B
C
B
B
B
Etanol
A
A
A
B
A
A
A
Éter de Petróleo
A
A
C
A
C
A
A
Éter Etílico
B
B
C
C
C
B
B
Etileno
A
A
B
B
B
B
A
Etileno Glicol
A
A
A
A
A
A
A
Fenol
C
C
C
C
C
C
C
Formaldehído
A
A
B
B
B
B
A
Freón 12
A
A
A
A
A
A
A
Freón 22
C
C
A
C
A
A
C
Freón 32
A
A
A
A
A
A
A
Gas Natural - GLP
A
A
B
B
B
C
A
Gasolina
A
A
C
A
C
C
A
Glicerina
A
A
A
A
A
A
A
Glicol
A
A
A
A
A
A
A
Grasa
A
A
C
A
C
C
A
Heptano
A
A
C
B
C
B
A
Hexano
A
A
C
B
C
A
A
Hidrógeno
A
A
A
A
A
A
A
Hidróxido de Amonio 30% (T<50ºC)
A
A
C
B
C
A
A
Hidróxido de Calcio (T<50ºC)
A
A
A
A
A
A
A
Hidróxido de Magnesio (T<50ºC)
B
B
B
C
B
A
B
Hidróxido de Potasio (T<50ºC)
B
B
B
C
B
A
B
Hidróxido Sódico (T<50ºC)
B
B
B
C
B
A
B
Hidróxido Sódico (T 50ºC)
C
C
C
C
C
C
C
Hipoclorito de Calcio
B
B
C
C
C
A
B
Isooctano
A
A
C
A
C
A
A
Metano
A
A
C
B
C
B
A
Metanol
A
A
A
A
A
A
A
81
Anexo 4.3 (Continuación)
Tabla de Recomendaciones
Láminas Comprimidas Teadit Sin Amianto
NA1100
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085
NA1000M
NA1092
A
Nafta
A
C
A
B
C
A
A
Nitrato de Potasio
B
B
A
A
B
A
C
Nitrobenceno
C
C
C
C
C
C
A
Nitrógeno
A
A
A
A
A
A
A
Octano
B
C
A
B
C
A
A
Óleo Diesel
A
C
A
B
C
A
A
Óleo de Ricino
A
A
A
A
A
A
A
Óleo de Silicona
A
A
A
A
A
A
A
Óleo del Transformador
A
C
A
B
C
A
A
Óleo Hidráulico – Base Petróleo
A
C
A
B
C
A
A
Óleo Mineral
A
C
A
B
C
A
C
Óleo Térmico Dowtherm
C
C
C
C
C
C
C
Oxígeno
C
C
C
B
C
C
C
Ozono
C
C
C
B
C
C
A
A
A
A
Pantalla de Agua
A
A
A
A
B
C
A
B
Pentano
C
A
B
C
C
B
C
Percloroetileno
C
B
A
A
B
A
B
Permanganato de Potásio
B
A
A
A
B
A
B
Peróxido de Hidrógeno <30%
B
A
A
A
B
A
B
Petróleo
B
A
C
C
C
C
C
Piridina
C
C
A
B
C
A
B
Propano
C
A
C
C
C
C
C
Propileno
C
C
A
A
C
A
B
Queroseno
C
A
A
A
A
A
A
Salmuera
A
A
A
A
A
A
A
Silicato Sódico
A
A
A
A
B
A
A
Sulfato de Aluminio
B
A
A
A
A
A
A
Sulfato de Cobre (T<50ºC)
A
A
A
A
A
A
A
Sulfato Magnésico
A
A
A
A
A
A
A
Sulfato Sódico
A
A
A
A
A
A
A
Sulfito Sódico
A
A
B
C
C
B
C
Tetracloruro de Carbono
C
B
B
C
C
B
C
Tetracloroeteno
C
B
C
C
C
C
C
Tolueno
C
C
A
A
C
A
C
Triclorotrifluoretano
C
A
B
C
B
B
A
Trietanolamina – TEA
B
B
A
B
A
A
B
Vapor de agua saturado
A
A
C
C
C
C
C
Xileno
C
C
Fluido
82
Anexo 4.3
Dimensiones de las juntas FF y RF según ASME B16.21 para bridas ASME
B16.5 - Clases 150 y 300 psi - dimensiones en pulgadas
Diámetro Agujeros
Diámetro Junta Diámetro Diámetro Externo Círculo de Agujeros No de Agujeros
Nominal Tipo Interno 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
3 1/2
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
FF
RF
0.84
1.06
1.31
1.66
1.91
2.38
2.88
3.50
4.00
4.50
5.56
6.62
8.62
10.75
12.75
14.00
16.00
18.00
20.00
24.00
3.50
1.88
3.88
2.25
4.25
2.62
4.63
3.00
5.00
3 .38
6.00
4.12
7.00
4.88
7.50
5.38
8.50
6.38
9.00
6.88
10.00
7.75
11.00
8.75
13.50
11.00
16.00
13.38
19.00
16.13
21.00
17.75
23.50
20.25
25.00
21.62
27.50
23.88
32.00
28.25
3.75
2.12
4.62
2.62
4.88
2.88
5.25
3.25
6.12
3.75
6.50
4.38
7.50
5.12
8.25
5.88
9.00
6.50
10.00
7.12
11.00
8.50
12.50
9.88
15.00
12.12
17.50
14.25
20.50
16.62
23.00
19.12
25.50
21.25
28.00
23.50
30.50
25.75
36.00
30.50
2.38
2.62
4
4
0.62
0.62
2.75
3.25
4
4
0.62
0.75
3.12
3.50
4
4
0.62
0.75
3.50
3.88
4
4
0.62
0.75
3.88
4.50
4
4
0.62
0.88
4.75
5.00
4
8
0.75
0.75
5.50
5.88
4
8
0.75
0.88
6.00
6.62
4
8
0.75
0.88
7.00
7.25
8
8
0.75
0.88
7.50
7.88
8
8
0.75
0.88
8.50
9.25
8
8
0.88
0.88
9.50
10.62
8
12
0.88
0.88
11.75
13.00
8
12
0.88
0.88
14.25
15.25
12
16
1.00
1.12
17.00
17.75
12
16
1.00
1.25
18.75
20.25
12
20
1.12
1.25
21.25
22.50
16
20
1.12
1.38
22.75
24.75
16
24
1.25
1.38
25.00
27.00
20
24
1.25
1.38
29.50
32.00
20
24
1.38
1.62
83
Anexo 4.4
Dimensiones de las juntas RF según ASME B16.21 para bridas ASME 16.5
Clases 400, 600 y 900 psi - dimensiones en pulgadas
Diámetro
Nominal
Diámetro Externo
Diámetro
Interno
400
600
900
1
/2
0.84
2.12
2.12
2.50
3
/4
1.06
2.62
2.62
2.75
1
1.31
2.88
2.88
3.12
1 1/4
1.66
3.25
3.25
3.50
1 1/2
1.91
3.75
3.75
3.88
2
2.38
4.38
4.38
5.62
1
2 /2
2.88
5.12
5.12
6.50
3
3.50
5.88
5.88
6.62
1
3 /2
4.00
6.38
6.38
-
4
4.50
7.00
7.62
8.12
5
5.56
8.38
9.50
9.75
6
6.62
9.75
10.50
11.38
8
8.62
12.00
12.62
14.12
10
10.75
14.12
15.75
17.12
12
12.75
16.50
18.00
19.62
14
14.00
19.00
19.38
20.50
16
16.00
21.12
22.25
22.62
18
18.00
23.38
24.12
25.12
20
20.00
25.50
26.88
27.50
24
24.00
30.25
31.12
33.00
84
Anexo 4.5
Dimensiones de las juntas FF según ASME B16.21 para bridas ASME B16.24
en aleación de Cobre Fundido Clases 150 y 300 psi - dimensiones en pulgadas
Classe 150
Diámetro
Nominal
Diám.
Int.
Classe 300
Diám.
Circ.
Aguj.
1
/2
0.84
3.50
4
0.62
2.38
3.75
4
0.62
Diám.
Circ.
Aguj.
2.62
3
/4
1.06
3.88
4
0.62
2.75
4.62
4
0.75
3.25
1
1.31
4.25
4
0.62
3.12
4.88
4
0.75
3.50
1
1 /4
1.66
4.62
4
0.62
3.50
5.25
4
0.75
3.88
1
1 /2
1.91
5.00
4
0.62
3.88
6.12
4
0.88
4.50
2
2.38
6.00
4
0.75
4.75
6.50
8
0.75
5.00
1
2 /2
2.88
7.00
4
0.75
5.50
7.50
8
0.88
5.88
3
3.50
7.50
4
0.75
6.00
8.25
8
0.88
6.62
1
3 /2
4.00
8.50
8
0.75
7.00
9.00
8
0.88
7.25
4
4.50
9.00
8
0.75
7.50
10.00
8
0.88
7.88
5
5.56
10.00
8
0.88
8.50
11.00
8
0.88
9.25
6
6.62
11.00
8
0.88
9.50
12.50
12
0.88
10.63
8
8.62
13.50
8
0.88
11.75
15.00
12
1.00
13.00
10
10.75
16.00
12
1.00
14.25
-
-
-
-
12
12.75
19.00
12
1.00
17.00
-
-
-
-
Diám. Número Diám.
Ext Agujeros Aguj.
85
Dia Número Diám
Ext. Agujeros Aguj.
Anexo 4.6
Dimensiones de las juntas RF según ASME B16.21 para bridas ASME B16.47
Serie A
Clases 150, 300, 400 y 600 psi - dimensiones en pulgadas
Diámetro
Nominal
Diámetro Externo
Diámetro
Interno
150
300
400
600
22.00
26.00
27.75
27.63
28.88
26
26.00
30.50
32.88
32.75
34.12
28
28.00
32.75
35.38
35.12
36.00
30
30.00
34.75
37.50
37.25
38.25
32
32.00
37.00
39.62
39.50
40.25
34
34.00
39.00
41.62
41.50
42.25
36
36.00
41.25
44.00
44.00
44.50
38
38.00
43.75
41.50
42.26
43.50
40
40.00
45.75
43.88
44.58
45.50
42
42.00
48.00
45.88
46.38
48.00
44
44.00
50.25
48.00
48.50
50.00
50.75
52.26
22
(1)
46
46.00
52.25
50.12
48
48.00
54.50
52.12
53.00
54.75
50
50.00
56.50
54.25
55.25
57.00
52
52.00
58.75
56.25
57.26
59.00
54
54.00
61.00
58.75
59.75
61.25
56
56.00
63.25
60.75
61.75
63.50
58
58.00
65.50
62.75
63.75
65.50
60
60.00
67.50
64.75
66.25
67.75
Nota 1: la brida de 22" está incluida solo como referencia pues no pertenece a la
ASME B16.47.
86
Anexo 4.7
Dimensiones de las juntas RF según ASME B16.21 para bridas ASME B16.47
Serie B
Clases 75, 150, 300, 400 y 600 psi - dimensiones en pulgadas
Diámetro Externo
Diámetro
Nominal
Diámetro
Interno
75
150
300
400
600
26
26.00
27.88
28.56
30.38
29.38
30.12
28
28.00
29.88
30.56
32.50
31.50
32.25
30
30.00
31.88
32.56
34.88
33.75
34.62
32
32.00
33.88
34.69
37.00
35.88
36.75
34
34.00
35.88
36.81
39.12
37.88
39.25
36
36.00
38.31
38.88
41.25
40.25
41.25
38
38.00
40.31
41.12
43.25
-
-
40
40.00
42.31
43.12
45.25
-
-
42
42.00
44.31
45.12
47.25
-
-
44
44.00
46.50
47.12
49.25
-
-
46
46.00
48.50
49.44
51.88
-
-
48
48.00
50.50
51.44
53.88
-
-
50
50.00
52.50
53.44
55.88
-
-
52
52.00
54.62
55.44
57.88
-
-
54
54.00
56.62
57.62
61.25
-
-
56
56.00
58.88
59.62
62.75
-
-
58
58.00
60.88
62.19
65.19
-
-
60
60.00
62.88
64.19
67.12
-
-
87
Anexo 4.8
Dimensiones de las juntas FF según ASME B16.21 para bridas MSS SP-51
Clases 150LW - dimensiones en pulgadas
Diámetro
Nominal
Diámetro
Interno
Diámetro
Externo
Número
Agujeros
Diámetro
Agujeros
Diam. Circ.
Agujeros
1
/4
0.56
2.50
4
0.44
1.69
3
/8
0.69
2.50
4
0.44
1.69
1
/2
0.84
3.50
4
0.62
2.38
3
/4
1.06
3.88
4
0.62
2.75
1
1.31
4.25
4
0.62
3.12
1
1 /4
1.66
4.62
4
0.62
3.50
1
1 /2
1.91
5.00
4
0.62
3.88
2
2.38
6.00
4
0.75
4.75
1
2 /2
2.88
7.00
4
0.75
5.50
3
3.50
7.50
4
0.75
6.00
4
4.50
9.00
8
0.75
7.50
5
5.56
10.00
8
0.88
8.50
6
6.62
11.00
8
0.88
9.50
8
8.62
13.60
8
0.88
11.75
10
10.75
16.00
12
1.00
14.25
12
12.75
19.00
12
1.00
17.00
14
14.00
21.00
12
1.12
18.75
16
16.00
23.50
16
1.12
21.25
18
18.00
25.00
16
1.25
22.75
20
20.00
27.50
20
1.25
25.00
24
24.00
32.00
20
1.38
29.50
88
Anexo 4.9
Dimensiones de las juntas según ASME B16.21 para bridas ASME B16.1
Clase 25 de Hierro Fundido - dimensiones en pulgadas
Juntas FF
Juntas RF
Diámetro
Nominal
Diámetro
Interno
4
4.50
6.88
9.00
8
0.75
7.50
5
5.56
7.88
10.00
8
0.75
8.50
Diámetro Diámetro Número Diámetro
Externo Externo Agujeros Agujeros
Diam.
Circ.
Agujereado
6
6.62
8.88
11.00
8
0.75
9.50
8
8.62
11.12
13.50
8
0.75
11.75
10
10.75
13.63
16.00
12
0.75
14.25
12
12.75
16.38
19.00
12
0.75
17.00
14
14.00
18.00
21.00
12
0.88
18.75
16
16.00
20.50
23.50
16
0.88
21.25
18
18.00
22.00
25.00
16
0.88
22.75
20
20.00
24.25
27.50
20
0.88
25.00
24
24.00
28.75
32.00
20
0.88
29.50
30
30.00
35.12
38.75
28
1.00
36.00
36
36.00
41.88
46.00
32
1.00
42.75
42
42.00
48.50
53.00
36
1.12
49.50
48
48.00
55.00
59.50
44
1.12
56.00
54
54.00
61.75
66.25
44
1.12
62.75
60
60.00
68.12
73.00
52
1.25
69.25
72
72.00
81.38
86.50
60
1.25
82.50
1.38
95.50
1.38
108.50
84
84.00
94.25
99.75
64
96
96.00
107.25
113.25
68
89
Anexo 4.10
Dimensiones de las juntas según ASME B16.21 para bridas ASME B16.1
Clase 125 de Hierro Fundido - dimensiones en pulgadas
Juntas FF
Juntas RF
Diámetro
Nominal
Diámetro
Interno
1
1.31
2.62
4.25
4
0.62
3.12
1¼
1.66
3.00
4.62
4
0.62
3.50
1½
1.91
3.38
5.00
4
0.62
3.88
2
2.38
4.12
6.00
4
0.75
4.75
2½
2.88
4.88
7.00
4
0.75
5.50
3
3.50
5.38
7.50
4
0.75
6.00
3½
4.00
6.38
8.50
8
0.75
7.00
4
4.50
6.88
9.00
8
0.75
7.50
5
5.56
7.75
10.00
8
0.88
8.50
6
6.62
8.75
11.00
8
0.88
9.50
8
8.62
11.00
13.50
8
0.88
11.75
10
10.75
13.38
16.00
12
1.00
14.25
12
12.75
16.12
19.00
12
1.00
17.00
14
14.00
17.75
21.00
12
1.12
18.75
16
16.00
20.25
23.50
16
1.12
21.25
18
18.00
21.62
25.00
16
1.25
22.75
20
20.00
23.88
27.50
20
1.25
25.00
24
24.00
28.25
32.00
20
1.38
29.50
30
30.00
34.75
38.75
28
1.38
36.00
36
36.00
41.25
46.00
32
1.62
42.75
42
42.00
48.00
53.00
36
1.62
49.50
48
48.00
54.50
59.50
44
1.62
56.00
Diámetro Diámetro Número Diámetro Diámetro
Externo Externo Agujeros Agujeros Circulo
Agujereado
90
Anexo 4.11
Dimensiones de las juntas RF según DIN 2690 – dimensiones en mm
DN
4
6
8
10
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
175
200
250
300
350
400
450
500
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
3800
4000
Diámetro
Interno
6
10
14
18
22
28
35
43
49
61
77
90
115
141
169
195
220
274
325
368
420
470
520
620
720
820
920
1020
1220
1420
1620
1820
2020
2220
2420
2620
2820
3020
3220
3420
3620
3820
4020
1 e 2.5
Usar
Classe
PN 6
1290
1490
1700
1900
2100
2305
2505
2705
2920
3120
3320
3520
3730
3930
4130
Diámetro Externo – Classe PN
16
10
25
6
30
28
33
38
43
Usar Classe PN 40
53
63
75
85
95
115
132
162
152
Usar
192
182
Classe
218
207
PN 16
248
237
255
273
262
285
328
330
318
342
378
385
373
402
438
445
423
458
490
497
473
515
540
557
528
565
595
618
578
625
695
735
680
730
810
805
785
830
915
910
890
940
1015
1010
990
1040
1120
1125
1090
1150
1340
1340
1305
1360
1545
1540
1520
1575
1770
1760
1720
1795
1970
1960
1930
2000
2180
2165
2135
2230
2380
2375
2345
2590
2585
2555
2790
2785
2760
3010
2970
3225
3170
3380
3590
3800
91
40
38
43
45
50
60
70
82
92
107
127
142
168
195
225
267
292
353
418
475
547
572
628
745
850
970
1080
1190
1395
1615
1830
-
92
CAPITULO
5
JUNTAS EN PTFE
1.
POLITETRAFLUOROETILENO - PTFE
Polímero desarrollado por Du Pont, que lo comercializa con el nombre
comercial de Teflón®. En razón de su excepcional resistencia química, es el plástico
mas usado para sellados industriales. Los únicos productos químicos que atacan al
PTFE son los metales alcalinos en estado liquido y el flúor libre.
El PTFE posee también excelente propiedades de aislamiento eléctrico,
antiadherente, resistencia al impacto y bajo coeficiente de fricción.
Los productos para sellado son obtenidos a partir de la sinterización o
extrusión del PTFE puro o con aditivos, resultando productos con características
diversas.
2.
TIPOS DE PLACAS DE PTFE
Distintos
para aplicar en
Existen placas
aplicación. Los
desventajas son
tipos de placas de PTFE son utilizados en la confección de juntas,
ambientes donde se requiere alta resistencia al ataque químico.
con propiedades diversas para atender las exigencias de cada
tipos más utilizados, sus características, aplicabilidad, ventajas y
analizadas en esta sección.
93
2.1. PLACA DE PTFE MOLDEADA Y SINTERIZADA
Las placas de PTFE Moldeadas e Sinterizadas fueron las primeras en ser
introducidas en el mercado. Son fabricadas a partir de resina de PTFE virgen o
reprocesada, sin cargas o aditivos, en proceso de moldeo por prensa y sinterización.
Como cualquier otro producto plástico, el PTFE posee característica de
fluidificarse cuando sometido a una fuerza de compresiva. Esta particularidad es
extremamente perjudicial al desempeño de una junta, obligando al reapriete
frecuente para reducir o evitar pérdidas. Esta fluidez se ve acentuada con el
incremento de la temperatura.
2.2. PLACA DE PTFE MECANIZADA
Estas placas son fabricadas a partir de la mecanización de un tarugo de PTFE
virgen o reprocesado. Este proceso fue desarrollado para superar las dificultades
del proceso de moldeo para la fabricación de placas de mayores dimensiones. Sin
embargo, estas placas poseen las mismas deficiencias impuestas por la fluidez, que
las placas moldeadas.
2.3. PLACA DE PTFE MECANIZADA CON CARGA
Para reducir el efecto de la fluidez son usadas cargas minerales o fibras de
vidrio. En virtud del proceso de sinterización y mecanizado esta adicción no es
suficiente para reducir substancialmente la fluidez en temperaturas elevadas.
2.4. PLACA DE PTFE ADITIVADO – TEALON*
Con la finalidad de reducir la fluidez del material, ha sido desarrollado un
nuevo proceso de fabricación de placas de PTFE. Antes de la sinterización las placas
son sometidas a un proceso de laminación que crea una micro-estructura altamente
fibrilada. De esta forma, la fluidez es substancialmente reducida, tanto a temperatura
ambiente como a temperaturas elevadas. Aditivos, tales como la Sílica, Barita o
micro-esferas huecas de vidrio son empleados para atender las diferentes exigencias
de resistencia química. Cada aditivo atiende a una necesidad específica, sin embargo
pueden ser empleados en la mayoría de las aplicaciones comunes. Las placas de
PTFE aditivado TEALON* son analizadas detalladamente en la sección siguiente.
94
2.5. PTFE EXPANDIDO - QUIMFLEX
Como alternativa para reducir la fluidez del PTFE fue también desarrollado
el proceso de expansión, antes de la sinterización. Por este método, materiales para
juntas son expandidos de forma unidireccional (cordones o cintas) o en dos
direcciones (placas). Los productos de PTFE Expandido poseen excelente resistencia
química y gran compresibilidad. En la Sección 5 de este Capítulo son presentados
los diversos productos de PTFE Expandido QUIMFLEX.
3.
TEALON* – PLACAS DE PTFE ADITIVADO
Las placas de PTFE Aditivado TEALON* fueron desarrolladas para atender
los mas elevados requisitos para la fabricación de juntas. Su proceso único de
fabricación permite obtener una estructura altamente fibrilada que, en conjunto con
aditivos seleccionados, resulta en un producto de excepcional calidad.
Las placas Tealon* son aditivadas con Barita, Sílica o micro-esferas huecas
de vidrio, según descrito a continuación:
• Tealon* TF1570: placa de PTFE micro-esferas huecas de vidrio. Este aditivo produce
placas con elevada compresibilidad, usadas em bridas frágiles o revestidas, substituyendo
con ventajas las juntas tipo envelope. Soluciones cáusticas o ácidas fuertes pueden atacar
el vidrio, por esta razón no se recomienda para estas aplicaciones. Es provisto con
color azul.
• Tealon* TF1580: placa de PTFE con Barita. Este material posee excepcional
resistencia a agentes cáusticos fuertes, como la Soda Cáustica. También
atiende los requisitos da Food and Drug Administration (FDA) para servicios
en contacto con alimentos e remedios. De color blanco es utilizado para
aplicaciones donde existe riesgo de contaminación del producto.
• Tealon* TF1590: placa de PTFE con Sílica. Producto indicado para servicios
con ácidos fuertes. También puede ser considerado un producto para aplicación
general incluyendo soluciones cáusticas suaves. Provisto en el color marrón.
*TEALON es marca registrada de E.I. DuPont de Nemours e usada bajo licencia por Teadit.
3.1. TEST DE DESEMPEÑO
Las placas de Tealon* fueron sometidas a varias pruebas para comprobar sus
excepcionales atributos. A continuación están los resultados de estas pruebas
95
3.1.1. COMPRESION EN CALIENTE
Juntas de Tealon* TF1580, TF1590 y de placa de PTFE mecanizada con
dimensiones ASME B16.21, DN 3/4" – Clase 150 psi, fueron sometidas a una fuerza
de aplastamiento de 10 MPa (1500 psi) por una hora a 260o C. La Figura 5.1 muestra
el resultado del test, donde se puede ver con claridad el fenómeno de la fluidez del
PTFE. Las juntas de Tealon* mantuvieron su forma original.
Figura 5.1
3.1.2. INMERSION EN SODA CAUSTICA A 110 oC
Para verificar el desempeño con productos cáusticos fuertes, muestras de
Tealon* TF1580 y TF1590 fueron inmersa en una solución de soda cáustica
concentrada al 33%, 110o C por 24 días. Durante este período las alteraciones de
masa fueron registradas. La Figura 5.2 muestra el resultado del test.
Días
Figura 5.2
Como puede ser observado, o TF1580 mostró su excepcional resistencia, no
siendo atacado por la soda cáustica. La Sílica del TF1590 fue atacada y por esta
razón, este material no es recomendado para servicio con soda cáustica caliente.
96
3.1.3. INMERSION EN ACIDO SULFURICO A 85 oC
El desempeño del Tealon* TF1580 e TF1590 en servicios con productos ácidos
fuertes fue constatado en inmersión en una solución de ácido sulfúrico concentrado al
20%, 85 oC por 8 días. Durante este período las alteraciones de masa fueron registradas.
La Figura 5.3 muestra el resultado.
Días
Figura 5.3
3.1.4. PERDIDAS CON CICLO TERMICO
Juntas de Tealon* TF1570 y de placa de PTFE sinterizado fueron sometidas a
prueba de sellabilidad para comparar su desempeño con ciclo térmico. Las juntas
fueron instaladas en condiciones similares, según el procedimiento abajo:
•
Instalar juntas con aplastamiento de 35 MPa (5000 psi).
•
Aguardar 30 minutos y reaplicar la presión de aplastamiento de 35 MPa
(5000 psi).
•
Elevar la temperatura para 200 oC.
•
Presurice el dispositivo de prueba con 42 bar (600 psi) y cerrar la entrada
de Nitrógeno hasta el final del ensayo.
•
Mantener la temperatura constante de 200 oC por 4 horas.
•
Apagar el sistema de calentamiento y dejar el dispositivo de test enfriar.
•
Cuando la temperatura alcanzar los 30 oC, encender nuevamente el sistema
de calentamiento hasta la temperatura llegar a los 200 oC y mantener por
30 minutos.
•
Este ciclo es repetido dos veces.
•
Registrar la temperatura, presión del N2 y presión de aplastamiento.
El resultado de esta prueba es mostrado en los gráficos de las Figuras 5.4
e 5.5. La primera figura muestra que la caída de presión del TF1570 es despreciable
al paso que la del PTFE sinterizado é de más de 50% de la presión inicial. El motivo
de esta acentuada pérdida es la reducción en la presión de aplastamiento provocada
por la fluidez del PTFE sinterizado, conforme es mostrado en la Figura 5.5.
97
Este test es una demostración práctica de las diferencias entre el PTFE
sinterizado y los productos laminados como el Tealon. La estructura fibrilada y los
aditivos del Tealon reducen significativamente su fluidez, uno de los grandes problemas
de las juntas de PTFE.
Figura 5.4
Figura 5.5
3.1.5. RESISTENCIA A PRESION (HOBT-2 TEST)
Juntas de TF1580 y TF1590 fueron ensayadas por el Tightness Testing and
Research Laboratory (TTRL) de la Universidad de Montreal para verificar su
resistencia a la presión en temperatura elevada. El procedimiento empleado fue el
Hot Blow-Out 2 (HOBT-2), cuya descripción sumaria es la siguiente:
•
Bridas ASME B16.5 DN 3" – Clase 150 psi.
•
Gas de test: Helio.
•
Presión de prueba: 435 psi.
•
Presión de aplastamiento de la junta: 5000 psi.
98
•
Procedimiento de ensayo: la junta fue instalada y el dispositivo presurizado.
En seguida la temperatura fue elevada hasta la junta fallar o alcanzar 360 oC.
Resultados de los ensayos:
•
TF1580: resistió hasta 313 oC.
•
TF1590: resistió hasta el final Del ensayo alcanzando la temperatura
máxima (360 oC) sin falla.
3.1.6. SERVICIO CON GAS CALIENTE (DIN 3535 - DVGW)
Juntas de TF1580 y TF1590 fueron ensayadas y aprobadas por el DVGW –
Deutscher Verein des Gasund Wasserfaches e.V., para verificar si atiende a la Norma
DIN 3535 que establece las condiciones de prueba para trabajo con gas caliente.
3.1.7. SERVICIO CON OXIGENO (BAM)
El Tealon TF1580 fue ensayado y aprobado por el Bundesansalt für
Materialforschung und –prüfung (BAM) para servicio con oxigeno hasta 83 bar y
250 oC.
3.1.8. SERVICIO EN REFINERIAS Y INDUSTRIAS QUIMICAS (TA-Luft)
Las juntas de Tealon TF1570, TF1580 y TF1570 fueron testadas y aprobadas por
el Staatliche Materialprüfungsanstalt – Universität Stuttgart para comprobar el
atendimiento a la Norma VDI 2440, que establece criterios para aprobación de juntas
para uso en refinerias de petroleo y en indústrias químicas en Alemania. La pérdida
máxima admitida con Hélio és de 10-4 mbar-l/(s-m).
3.2. PLACAS TEALON* TF1570
El Tealon* TF1570, en virtud de la alta compresibilidad proporcionada por la
aditivación con micro-esferas huecas de vidrio, es indicado para trabajar con bridas
frágiles, con revestimiento de vidrio o que presenten deformaciones o irregularidades.
Es recomendado para servicios con ácidos fuertes, productos alcalinos,
solventes, gases, agua, vapor, hidrocarburos y productos químicos en general. Las
principales características del Tealon* TF1570 estan en la Tabla 5.1.
Es suministrado en placas color azul de 1500 mm x 1500 mm en los espesores de
0.8 mm a 6.4 mm.
3.3. PLACAS TEALON* TF1580
El Tealon* TF1580 es fabricado con resina de PTFE virgen y Barita. Es
recomendado para contacto con productos alcalinos y ácidos fuertes, solventes, gases,
agua, vapor, hidrocarburos y productos químicos en general. Atiende las exigencias de
la Food and Drug Administration (FDA) para servicios con alimentos y medicamentos.
Las principales características del Tealon* TF1580 están en la Tabla 5.1.
Es suministrado placas de color blanco de 1500 mm x 1500 mm en los espesores
de 0.8 mm a 6.4 mm.
99
3.4. PLACAS TEALON* TF1590
El Tealon* TF1590 es fabricado con resina de PTFE virgen y Sílica. Es
recomendado para servicios con ácidos fuertes, productos alcalinos moderados,
solventes, gases, agua, vapor, hidrocarbonetos y productos químicos en general. Entre
los diferentes tipos de Tealon*, este es el que tiene menor costo por placa. Las
principales características del Tealon* TF1590 están en la Tabla 5.1.
Es suministrado placas de color marron claro de 1500 mm x 1500 mm en los
espesores de 0.8 mm a 6.4 mm.
Tabla 5.1
Características típicas del Tealon*
Características
Método de Teste
TF1570
TF1580
TF1590
Temperatura mínima (ºC)
-
-210
-210
-210
Temperatura máxima (ºC)
-
+260
+260
+260
Presión máxima (bar)
-
55
83
83
Faja de pH
-
0 a 14
0 a 14
0 a 14
Factor P x T Espesor 1.5 mm
12 000
12 000
12 000
Espesor 3.0 mm
8 600
8 600
8 600
(bar x ºC)
Compresibilidad a 5000 psi (%)
ASTM F 36 A
30 - 50
4 - 10
7 - 12
Recuperación a 5000 psi (%)
ASTM F 36 A
30
40
40
ASTM 152
14
14
14
ASTM D 792
1.70
2.90
2.10
ASTM F 38
40
11
18
ASTM F 37A
0.12
.04
.20
DIN 3535
< .015
< .015
< .015
Tensión de ruptura (MPa)
Peso específico (g/cm³)
Relajamiento (%)
Sellabilidad (ml/h a .7 bar)
Sellabilidad (cm³/min)
Ensayos ASTM son realizados en hojas con espesor 0.80 mm y los DIN en hojas con
1.5 mm de espesor
3.5. TABLA DE COMPATIBILIDAD QUIMICA
El Anexo 5.1, al final deste capítulo, presenta la tabla de compatibilidad química
de los diversos tipos de Tealon* con los productos químicos más comunes en la
industria.
100
3.5. TABLA DE COMPATIBILIDAD QUIMICA
El Anexo 5.1 presenta la tabla de compatibilidad química de los diversos tipos
de Tealon* con los productos químicos más comunes en la industria.
3.6. FACTORES PARA CALCULO DE JUNTAS
Los factores para calculo de apriete y proyeto para espesor de 1.5 mm están
en la tabla 5.2.
Tabla 5.2
Factores de Cálculo del Tealon*
Propriedad
m
y (psi)
G b (psi)
a
Gs (psi)
4.
TF1570
2
1500
244
0.31
1.28 x 10-2
TF1580
2
1800
114
0.447
1.6 x 10-3
TF1590
4.4
2500
260
0.351
6.3
PTFE EXPANDIDO QUIMFLEX
Producto obtenido a partir de la extrusión y expansión del PTFE. Posee todas
las características de resistencia química, mas, en virtud del proceso de expansión
y orientación de las cadenas atómicas, tiene un escurrimiento en frío sustancialmente
reducido.
El proceso de fabricación produce una micro estructura fibrosa que confiere
al PTFE Expandido una elevada resistencia a altas presiones, reduciendo la densidad
original del material entre 50% a 70%. El PTFE expandido es altamente flexible,
tiene excelente maleabilidad, se conforma fácilmente a las superficies de sellado
irregulares o dañadas.
4.1. CARACTERISTICAS DEL PTFE EXPANDIDO
Las principales características del PTFE Expandido están enunciadas a
continuación:
• PTFE puro, sin aditivos o cargas, para mayor resistencia a los productos
químicos. Rango de pH de 0 a 14.
101
• Rango de temperatura de –240 oC a +270 oC, en servicio continuo o hasta
+310 oC en picos (cortos periodos de tiempo).
• Presión de trabajo de vacío a 200 bar.
• Bajo creep, prescindiendo el reajuste frecuente de los bulones.
• Elevada compresibilidad: muy usado en bridas delicadas, como vidrio,
cerámica, PRFV y PVC.
• Se conforma fácilmente a las irregularidades de la superficie de sellado, como
surcos, marcas de corrosión y ondulaciones.
• Las juntas de PTFE expandido pueden ser usadas de vacío a altas presiones
con gran eficiencia.
• Fisiológicamente inerte: no tiene olor ni sabor, no es tóxico o contaminante.
• No es atacado por microorganismos u hongos.
• Aprobado por la FDA (Food and Drug Administration – USA) para uso en
contacto con productos alimenticios y medicamentos.
• No posee sustancias residuales.
• Vida ilimitada, el PTFE Expandido no altera sus propiedades con el tiempo,
no envejece, ni se deteriora.
• No es atacado por agentes atmosféricos y luz solar (UV).
4.2. ENSAYOS Y APROBACIONES
Diversos ensayos y aprobaciones para uso en gas, agua potable, alimentos y
oxígeno, fueron realizados por las siguientes instituciones independientes:
• BAM Tgb. No. 6228/89 4-2346: para uso en bridas de cara lisa o macho y
hembra en acero, cobre y aleaciones de cobre en oxígeno hasta presiones de
100 bar y temperaturas hasta 90 oC.
• DVGW Reg. No. G88e089: para líneas de gas con presiones hasta 16 bar y
temperaturas de –10 oC a +50 oC.
• FMPA Reg. No. V/91 2242 Gör/Gö: para uso en productos alimenticios.
• British Oxygen Corporation (BOC) Reg. No. 1592 4188/92: aprobación
inglesa para uso en oxígeno liquido y gaseoso.
• British Water Research Council (WRC) Reg. No. MVK/9012502: aprobación
inglesa para uso en agua potable caliente y fría.
102
• DVGW Reg. No. G88e089: para líneas de gas con presiones hasta 16 bar y
temperaturas de –10 oC a +50 oC.
• FMPA Reg. No. V/91 2242 Gör/Gö: para uso en productos alimenticios.
• British Oxygen Corporation (BOC) Reg. No. 1592 4188/92: aprobación inglesa
para uso en oxígeno liquido y gaseoso.
• British Water Research Council (WRC) Reg. No. MVK/9012502: aprobación
inglesa para uso en agua potable caliente y fría.
4.3. JUNTA QUIMFLEX 24B®
Una de las formas más comunes del PTFE Expandido, para uso en sellados
industriales, es la de perfil rectangular con autoadhesivo en uno de los lados.
La extrusión y expansión produce fibras con orientación axial de elevada
resistencia mecánica longitudinal. Durante el proceso de aplastamiento de la junta el
material reduce su espesor al mismo tiempo que aumenta su ancho. El espesor final
es bien reducido disminuyendo la fuerza radial y, con esto, la tendencia a expulsar la
junta (blow-out).
Por ser altamente flexible y de fácil aplicación, puede ser usada en bridas con
formato irregular con bastante facilidad. La Figura 5.6 muestra una típica aplicación
de la junta Quimflex 24B ®.
Figura 5.6
103
Tabla 5.3
Dimensiones del Perfil
Dimensiones del perfil
Ancho x espesor – mm.
3 x 1.5
5 x 2.0
7 x 2.5
10 x 3.0
12 x 4.0
17 x 6.0
20 x 7.0
Diámetro Nominal de la Brida
mm
Hasta 50
de 50 a 200
de 200 a 600
de 600 a 1500
Mayor que 1500
Para bridas padrón las dimensiones recomendadas están en la Tabla 5.3. Para
bridas especiales el ancho del Quimflex 24B® debe ser de 1/3 a 1/2 de ancho disponible
para el sellado. Para bridas muy dañadas o irregulares, usar el mayor espesor posible.
4.4.
PLACAS QUIMFLEX 24SH Y CINTAS QUIMFLEX 24BB®
El proceso de estiramiento biaxial permite la fabricación de placas y cintas de
PTFE expandido con resistencia en las dos direcciones. El resultado es un material
extremamente compresible y que no altera a sus dimensiones de ancho y largo al ser
aplastado.
Esta propiedad es obtenida a través de la estructura balanceada de fibras en la
longitud y ancho de la placa o cinta. La resistencia cruzada es ideal para la fabricación
de juntas de paredes estrechas o bridas lisas con bajo coeficiente de rozamiento con
la junta.
Se mantienen las mismas características de elevada compresibilidad para uso
en bridas con superficies de sellado distorsionadas, corrugadas o curvadas.
Las cintas pueden ser suministradas con o sin auto adhesivo en uno de los
lados para facilitar la instalación de la junta.
Dimensiones de fabricación:
•
Ancho: 25, 50, 100, 150 e 200 mm
•
Espesor: 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, e 3.0 mm
Las placas 24SH son fabricadas con 1500 mm x 1500 mm en los espesores de
1.6 mm y 3.2 mm
104
4.5. FACTORES PARA CALCULO DE JUNTAS
Los factores para cálculo de juntas de PTFE Expandido están en la Tabla 5.4.
Tabla 5.4
Factores para Cálculo
Característica
m
y (psi)
Gb (MPa)
a
Gs (MPa)
Presión de aplastamiento
máxima (MPa)
Junta
2
2 800
8.786
0.193
1.8 10-14
Placa / Cinta
2
2 800
2.945
0.313
3 10-4
150
150
El gráfico de la Figura 5.7 muestra la presión mínima de aplastamiento para
llegar al nivel de sellabilidad de 0.01 mg/s-m con Nitrógeno. Presiones de
aplastamiento mayores que el valor de la curva, producen una perdida de Nitrógeno
menor que 0.01 miligramo por segundo por metro de longitud de la junta.
Figura 5.7
5.
JUNTAS TIPO 933 ENVELOPE DE PTFE
Consiste en una junta de lamina comprimida revestida por una película
continua de PTFE. Combina las características de resistencia mecánica y resiliencia
de la lámina comprimida, con la resistencia química del PTFE. El espesor sobre el
envelope es de 0.5 mm. En aplicaciones donde es necesaria una mayor
conformabilidad de la junta, el relleno puede ser hecho con un elastómero. Sus
aplicaciones principales son los equipamientos y bridas de vidrio, cerámica o acero
con revestimiento de vidrio. La temperatura máxima admisible en el envelope es de 260 oC.
No obstante, este valor debe llevar en consideración también el límite de cada material
de relleno.
105
5.1. FORMAS CONSTRUCTIVAS
Existen dos tipos de envelope, ambos fabricados a partir de tarugos de PTFE,
que por lo tanto no poseen enmiendas que permitan el contacto del fluido con el
relleno.
5.2. TIPO 933-V
Es el tipo más común, por ser el más económico. La Figura 5.8 muestra el corte
transversal de la junta. Tiene espesor limitado a aproximadamente 3.2mm (1/8"). Debido
al elevado costo del PTFE, el envelope es normalmente fabricado en las dimensiones
RF (raised face). Cuando es necesario que la junta cubra toda la superficie de la brida, el
relleno puede ser FF (full face) con el envelope de PTFE llegando apenas hasta los
bulones, reduciendo, de esta forma, el costo de la junta sin perjudicar su perfomance.
Figura 5.8
5.3. TIPO 933-U
Usada cuando es necesaria una junta para absorber mayores irregularidades o
con mayor resiliencia (Figura 5.9). Posee refuerzo metálico corrugado entre las
dos láminas de relleno.
Figura 5.9
106
5.4. JUNTAS MAYORES DE 610 mm ( 24" ) DE DIÁMETRO INTERNO
Por no haber disponibilidad comercial de barras de PTFE en estas dimensiones,
las juntas mayores a 610 mm (24" ) son fabricadas a partir de cintas que envuelven el
relleno (Figura 5.10). Las extremidades de la cinta son soldadas en caliente, para
evitar la contaminación del relleno.
Figura 5.10
107
Anexo 5.1
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
A: adecuado
B: consultar Teadit
C: no recomendado
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
Fluido
Acetaldehído
Acetamida
Acetato de Alilo
Acetato de Amilo
Acetato de Butilo
Acetato de Etilo
Acetato de Potasio
Acetato de Vinilo
2-AcetilaminoFluoreno
Acetileno
Acetofenona
Acetona
Acetonitrilo
Ácido Abietico
Ácido Acético (bruto, glacial, puro)
Ácido Acrílico
Ácido Benzoico
Ácido Bórico
Ácido Bromhídrico
Ácido Butírico
Ácido Carbólico, Fenol
Ácido Carbónico
Ácido Cianhídrico
Ácido Cítrico
Ácido Clorhídrico
Ácido Cloroacético
Ácido Cloroazótico (Agua Regia)
Ácido Clorosulfónico
Ácido Crómico
Ácido Crotónico
Ácido Esteárico
Ácido Fluosilícico
Ácido Fluorhídrico, Anhidro
Ácido Fórmico
Ácido Fosfórico, Puro, < 45%
108
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
Fluido
Ácido Fosfórico, Puro, > 45%, 150° F
Ácido Fosfórico, Puro, > 45%, >150° F
Ácido Fosfórico, Bruto
Ácido Ftálico
Ácido Láctico > 150°F
Ácido Láctico, 150°F
Ácido Maleico
Ácido Metacrílico
Ácido Muriático
Ácido Nítrico < 30%
Ácido Nítrico > 30%
ÁcidoNítrico, Estado Natural
Ácido Nítrico, Humeante
Ácido Nitroclorhídrico (agua regia)
Ácido Nitromuriático (agua regia)
Ácido Oleico
Ácido Oxálico
Ácido Palmítico
Ácido Perclórico
Ácido Pícrico, Fundido
Ácido Pícrico, Solución acuosa
Ácido Prúsico, Acido Cianhídrico
10-75%, 260°C
75-98%, 65°C a 260°C
75-98%, 65°C
Ácido sulfúrico
Humeante
10%, 65°C
10%, > 65°C
Ácido Sulfuroso
Ácido Tánico
Ácido Tartárico
Ácido Tolueno sulfónico
Ácido Tricloroacetico
Ácido Cloronitroso (Agua regia)
Acrilamida
Acrilato de Etilo
Acrilonitrilo
Acroleína
Agua de Alimentación de Caldera
Agua de Cloaca
109
TF1570
B
B
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
B
A
A
A
B
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
A
A
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
B
C
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
A
A
TF1590
B
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
Fluido
Aceite Hidráulico, Sintético
Aceite Bruto
Aceite Combustible
Aceite Combustible, ácido
Aceite de Linaza
Aceite de Madera de China, de Tungue
Aceite de Maíz
Aceite de Ricino o de Mamona
Aceite de Semilla de Algodón
Aceite de Soja
Aceite de Transformador (tipo mineral)
Aceite de Tungue
Aceite Diesel
Aceite Hidráulico, Mineral
Aceite, Petróleo
Aceites de Petróleo, Bruto
Aceites de Petróleo, Refinado
Aceites Lubricantes, Ácidos
Aceites Lubricantes, Refinados
Aceites Lubricantes, Tipos Mineral o Petróleo
Aceites Minerales
Aceites, Animal y Vegetal
Agua Regia
Agua Salada
Agua del Mar
Agua, Condensación
Agua Destilada
Agua, Destilada del Grifo
Agua, Mina Ácida, con Sales no Oxidantes
Agua, Mina Ácida, con Sal Oxidante
Aire
Alcohol Metílico
Alcohol Amílico
Alcohol Bencílico
Alcohol Butílico, butanol
Alcohol de Cereales
Alcohol de Madera
Alcohol Etílico
Alcohol Isopropílico
Alcohol N-octadecílico
Alúminas
110
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
A
A
A
A
Fluido
Amonio, Líquido o Gas
Anhídrido Acético
Anhídrido Acrílico
Anhídrido Crómico
Anhídrido Ftálico
Anhídrido Maleico
Anilina, Aceite de Anilina
o-Anisidina
Asfalto
Barniz
Baygon
Benceno, Benzol
Bencidina
Benzaldehido
Benzonitrilo
Beta-Propiolactona
Bicarbonato de Sodio
Bicromato de Potasio
Bifenilo
Bifenilos Policlorados
Bis(2-cloroetil)Éter
Bis(2-etilhexil)Ftalato
Bis(clorometil)Éter
Bisulfato de Sodio, Seco
Bisulfato de Calcio
Bisulfito de Sodio
Blanqueador (hipoclorito de sodio)
Borax
Bromato de Etileno
Bromato de Hidrogeno
Bromato de Litio
Bromato de Metilo
Bromato de Vinilo
Bromo
Bromoformo
Bromometano
Butadieno
Butano
2-Butanona
n-Butilamina
ter-Butilamina
111
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
A
A
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
Fluido
Butilamina terciaria
Calflo AF
Calflo FG
Calflo HTF
Calflo LT
Caprolactama
Carbamato de Etilo
Carbonato de Dietilo
Carbonato de Sodio
Catecol
Cerveza
Cetano (Hexadecano)
Cianamida de Calcio
Cianeto de Potasio
Cianeto de Sodio
Ciclohexano
Ciclohexanona
Clorato de Sodio
Clorato de Alilo
Clorato de Aluminio
Clorato de Amonio
Clorato de Bario
Clorato de Bencilo
Clorato de Benzoilo
Clorato de Calcio
Clorato de Cobre
Clorato de Dimetil carbamoil
Clorato de Azufre
Clorato de Estaño
Clorato de Etilo
Clorato de Etilideno
Clorato de Magnesio
Clorato de Mercurio
Clorato de Metilo
Clorato de Metileno
Clorato de Níquel
Clorato de Sodio
Clorato de Tionilo
Clorato de Vinilo
Clorato de Vinilideno
Clorato de Zinc
Clorato de Hierro
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
112
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
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A
A
A
A
A
A
A
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A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Fluido
Cloro, Seco o Húmedo
2-Cloroacetofenona
Clorobenceno
Clorobencilato
Cloroetano
Cloroetileno
Cloroformo
Cloro-Metil-Metil-Éter
Cloropreno
Combustible de Aviación (Tipos JP)
Colorantes de Anilina
Creosoto
Cresoles, Ácido Cresílico
Cromato de Potasio, Rojo
Cumeno
Diazometano
Dibenzofurano
Dibrometo de Etileno
1,2-Dibromo-3-Cloropropano
Dibromoetano
Dicloreto de Etileno
Dicloro Propileno
1,4-Diclorobenceno
o-Diclorobenceno
3,3-Diclorobencideno
Dicloroetano (1,1 o 1,2)
1,1-Dicloroetileno
Dicloro-Etil-Éter
Diclorometano
1,2-Dicloropropano
1,3-Dicloropropeno
Dicromato de Potasio
Dietanolamina
N,N Dietilanilina 1,2-Difenilhidracina 4-Difenilamina
N,N-Dimetil Anilina
Dimetil Hidracina, Asimétrica
Dimetilaminoazobenceno
3,3-Dimetilbencidina
Dimetilformamida
113
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Fluidos
3,3-Dimetoxibencideno
2,4-Dinitrofenol
4,6-Dinitro-o-Cresol y Sales
2,4-Dinitrotolueno
Dioxano
Dióxido de Carbono, Seco o Húmedo
Dióxido de Cloro
Dióxido de Azufre
Dióxido de Flúor
2,3,7,8-TCDB-p-Dioxina
Diphyl DT
Disolventes Clorados, Secos o húmedos
Disolventes para Barniz
Disulfato de Carbono
Dowfrost
Dowfrost HD
Dowtherm 4000
Dowtherm A
Dowtherm E
Dowtherm G
Dowtherm HT
Dowtherm J
Dowtherm Q
Dowtherm SR-1
Fosfina
Fósforo Elemento
Fosgeno
Ftalato de Dibutilo
Ftalato de Dimetilo
Furfural
Gas de Gasógeno
Gas de Horno de Coque
Gas Natural
Gasolina de Aviación
Gasolina, Ácida
Gasolina, Refinada
Gelatina
Glicerina, Glicerol
Glicol
114
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
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A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
A
A
A
B
B
A
A
C
B
A
A
B
B
A
A
Fluido
Glicosa
Grasa, Base Petróleo
Heptano
Hexaclorobenceno
Hexaclorobutadieno
Hexaclorociclopentadieno
Hexacloroetano
Hexadecano
Hexametil Fosforamida
Hexametileno Diisocianato
Hexano
Hexoato de Etilo
Hexona
Hidracina
Hidrógeno
Hidroquinona
Hidróxido de Aluminio (sólido)
Hidróxido de Amonio
Hidróxido de Bario
Hidróxido de Calcio
Hidróxido de Magnesio
Hidróxido de Potasio
Hidróxido de Sodio
Hipoclorito de Calcio
Hipoclorito de Sodio
Isobutano
Isooctano
Leche
Licor de Sulfato Negro
Licor de Sulfato Verde
Licores de Caña de Azúcar
Lindano
Litio, Elemento
Lixivia, Detergente
Mercurio
Metacrilato de Alilo
Metacrilato de Butilo
Metacrilato de Metilo
Metacrilato de Vinilo
Metafosfato de Sodio
115
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
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A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
B
A
A
B
B
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
C
C
A
A
A
A
A
C
C
A
A
C
C
A
A
B
B
A
B
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
TF1570
C
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
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A
A
A
A
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A
A
A
A
A
A
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A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Fluido
Metales Alcalinos Fundidos
Metano
Metanol, Alcohol Metílico
Metil Cloroformo
Metil Etil Cetona
Metil Hidracina
Metil Isobutil Cetona (MIBK)
Metil Isocianato
N-Metil-2-Pirrolidona
2-Metilaziridina
4,4-Metileno Bis(2-clororoanilina)
4,4-Metileno Dianilina
Metileno Difenildiisocianato
Mobiltherm 600
Mobiltherm 603
Mobiltherm 605
Mobiltherm Light
Monometilamina
Monóxido de Carbono
MultiTherm 100
MultiTherm 503
MultiTherm IG-2
MultiTherm PG-1
Naftaleno
Naftas
Naftoles
Nitrato de Aluminio
Nitrato de Amonio
Nitrato de Calcio
Nitrato de Plata
Nitrato de Potasio
Nitrato de Propilo
Nitrato de Sodio
2-Nitro-2-Metil Propanol
Nitrobenceno
4-Nitrobifenila
2-Nitro-Butanol
Nitrocalcita (Nitrato de calcio)
4-Nitrofenol
Nitrógeno
116
TF1580
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
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A
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A
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A
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A
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A
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A
A
TF1590
C
A
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A
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B
A
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A
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A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
Fluido
Nitrometano
2-Nitropropano
N-Nitrosodimetilamina
N-Nitrosomorfolina
N-Nitroso-N-Metilurea
Octano
Oleína
Orto-Diclorobenceno
Óxido de Estireno
Óxido de Etileno
Óxido de Propileno
Oxígeno, Gas
Ozono
Parafina
Paratherm HE
Paratherm NF
Parathion
Para-xileno
Pegamento, Base Proteína
Pentacloreto de Fósforo
Pentaclorofenol
Pentacloronitrobenceno
Pentafluorato de Yodo
Pentano
Perborato de Sodio
Percloroetileno
Permanganato de Potasio
Peróxido de Hidrógeno, 10-90%
Peróxido de Sodio
Peroxihidrato Metaborato de Sodio
Piche, Alquitrán
Pineno
Piperidina
Piridina
Poliacrilonitrilo
Potasa, Carbonato de Potasio
Potasio Elemento
Propano
Propileno
1,2-Propilenimina
TF1570
A
A
A
A
A
A
B
B
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
B
117
TF1580
A
A
A
A
A
A
C
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
B
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
TF1590
TF1580
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Ver Condiciones Específicas Abajo
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
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A
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A
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A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
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A
A
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A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Fluido
Propionaldehido
Queroseno
Quinoleína
Quinona
Refrigerantes
143a
152a
C316
10
11
112
113
114
114B2
115
12
123
124
125
13
134a
13B1
141b
142b
21
218
22
23
290
31
32
500
502
503
C318
HP62
HP80
HP81
2,4-D Sales y Ésteres
118
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
Fluido
Salitre de Cal (nitratos de calcio)
Salitre, Nitrato de Potasio
Salitre de Noruega (Nitrato de calcio)
Salitre Noruego (Nitrato de calcio)
Salmuera (clorato de sodio)
Sebacato de Dibutilo
Silicato de Sodio
Sodio Elemento
Soluciones de Detergente
Soluciones de Galvanización con Cromo
Soluciones de Jabón
Sulfato de Aluminio
Sulfato de Amonio
Sulfato de Bario
Sulfato de Cobre
Sulfato de Dietilo
Sulfato de Dimetilo
Sulfato de Hidrógeno, Seco o Húmedo
Sulfato de Hierro
Sulfato de Magnesio
Sulfato de Níquel
Sulfato de Potasio
Sulfato de Sodio
Sulfato de Titanio
Sulfato de Zinc
Sulfato de Carbonilo
Sulfato de Sodio
Superóxido de Sodio
Syltherm 800
Syltherm XLT
Terebintina, Aguarrás
Tetrabromoetano
Tetraclorato de Carbono
Tetraclorato de Titanio
Tetracloroetano
Tetracloroetileno
Tetrahidrofurano, THF
Tetraóxido de Nitrógeno
Therminol 44
Therminol 55
119
TF1570
A
A
A
A
A
A
B
C
B
B
A
A
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A
A
A
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A
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A
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A
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A
A
TF1580
A
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A
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A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
B
C
B
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (continuación)
Tabla de Compatibilidad Química de los produtos Tealon*
Fluido
Therminol 59
Therminol 60
Therminol 66
Therminol 75
Therminol D12
Therminol LT
Therminol VP-1
Therminol XP
Tiosulfato de Sodio, Hipo
Tolueno
2,4-Toluenodiamina
2,4-Toluenodiisocianato
o-Toluidina
Triclorobenceno
1,2,4-Triclorobenzeno
1,1,2-Tricloroetano
Tricloroetileno
2,4,5-Triclorofenol
2,4,6-Triclorofenol
Trietanolamina
Trietilaluminio
Trietilamina
Trifluorato de Bromo
Trifluorato de Cloro
2,2,4-Trimetilpentano
Trióxido de Cromo
Trióxido de Azufre, Seco o Húmedo
Whiskys y Vinos
Vapor
Vinagre
Xceltherm 550
Xceltherm 600
Xceltherm MK1
Xceltyherm XT
Xileno
Yodato de Metilo
Yodometano
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
120
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
CAPITULO
6
MATERIALES
PARA JUNTAS METALICAS
1.
CONSIDERACIONES INICIALES
Al especificar el material para un a junta metálica o semi metálica, debemos
analizar las propiedades características de los materiales y sus reacciones bajo tensión
y/o temperatura, en la presencia del fluido a ser sellado. Se debe dar especial atención
a:
• Corrosión bajo tensión: los aceros inoxidables 18-8 pueden presentar el
fenómeno de la corrosión bajo tensión en presencia de algún fluido. El
Anexo 6.1 muestra fluidos que provocan esta corrosión en los metales
mas usados en juntas industriales.
• Corrosión ínter granular: los aceros inoxidables austenísticos, en
temperaturas entre 420 oC e 810 o C, presentan, en presencia de ciertos
productos químicos, la precipitación de carbonatos entre los granos,
fenómeno conocido como corrosión ínter granular en los aceros
inoxidables austenísticos. El Anexo 6.2 muestra los fluidos que provocan
la corrosión ínter granular.
• Compatibilidad con el fluido: la junta debe resistir al deterioro o ataque
corrosivo por el fluido, y al mismo tiempo no contaminarlo. El Anexo 6.3
presenta la recomendación de la Fluid Sealing Association, Philadelphia,
USA, para los materiales más usados en juntas metálicas.
A continuación, están relacionadas las aleaciones más usadas en la fabricación
de juntas industriales, sus características principales, límites de temperatura y dureza
Brinell aproximada.
121
2 . ACERO AL CARBONO
Material bastante usado en la fabricación de juntas doble camisa y Ring-Joints
(Capítulos 8 y 9). Debido a su baja resistencia a la corrosión, no debe ser usado en
agua, ácidos diluidos o soluciones salinas. Puede ser usado en álcalis y ácidos
concentrados. Límite de temperatura : 500 oC. Dureza: 90 a 120 HB.
3. ACERO INOXIDABLE AISI 304
Aleación con 18% Cr y 8% Ni, la mas usadas para la fabricación de juntas
industriales en virtud de su excelente resistencia a la corrosión, presión y
disponibilidad en el mercado. Su temperatura máxima de operación es de 760 oC; sin
embargo, debido a la corrosión bajo tensión e ínter granular, su temperatura para
servicio continuo esta limitada a 420 oC. Dureza: 160HB.
4. ACERO INOXIDABLE AISI 304L
Posee las mismas características de resistencia a la corrosión del AISI 304.
Como su tenor de carbonato esta limitado a 0.03%, presenta una menor tendencia a la
precipitación ínter granular de carbonatos y en consecuencia, a la corrosión ínter
granular. Su limite de operación en servicio continuo es de 760 o C. Aleación
susceptible a corrosión bajo tensión. Dureza: 160 HB.
5. ACERO INOXIDABLE AISI 316
Esta aleación, con 13% Ni y 18% Cr con adición de 2% Mo, tiene excelente
resistencia a la corrosión. Puede presentar precipitación intergranular de carbonatos
en temperaturas entre 460 oC y 900 oC, cuando las condiciones de corrosión son
severas. La temperatura máxima de operación, en servicio continuo es de 760 oC.
Tiene un precio superior al AISI 304 y se encuentra fácilmente en el mercado.
Dureza: 160 HB.
6. ACERO INOXIDABLE AISI 316L
Posee la misma composición del AISI 316, con tenor de Carbono limitado a
0.03%, lo que inhibe la precipitación ínter granular de carbonatos y en consecuencia la
corrosión ínter granular. El rango de temperatura máxima de operación es de 760 oC
a 815 oC. Dureza: 160 HB.
7. ACERO INOXIDABLE AISI 321
Aleación austenítica con 18% Cr y 10% Ni, estabilizada con Ti, que elimina
la precipitación ínter granular de carbonatos y por lo tanto, la corrosión ínter
granular. Puede ser usada en temperatura de hasta 815 oC. Material disponible con
precio un poco superior al AISI 304. Dureza: 160 HB.
122
8. ACERO INOXIDABLE AISI 347
Aleación semejante al AISI 321 con 18% Cr y 10% de Ni y adición de Niobio,
que elimina la corrosión ínter granular, sin embargo, puede presentar corrosión bajo
tensión. Temperatura de trabajo hasta 815 oC. Dureza: 160 HB
9. MONEL
Aleación con 67% Ni y 30% Cu, posee excelente resistencia a la mayoría de
los ácidos y álcalis, excepto ácidos extremadamente oxidantes. Sujeta a la corrosión
bajo tensión en presencia de ácido flúorsilicico y mercurio, no debiendo ser usado en
estos casos. En combinación con el PTFE es muy usado en juntas Metalflex para
condiciones severas de corrosión. Su precio de mercado es bastante elevado.
Temperatura máxima de operación: 815 oC. Dureza: 95 HB.
10. NIQUEL 200
Aleación con 99% Ni, posee gran resistencia a la corrosión a los álcalis
cáusticos, entretanto no posee la misma resistencia global del Monel. Es también
usada en juntas Metalflex para aplicaciones especiales. Esta disponible en el mercado
con precio bastante elevado. Temperatura máxima de operación: 760 oC. Dureza: 110 HB.
11. COBRE
Material bastante usado en juntas de pequeñas dimensiones, donde la fuerza
máxima de aplastamiento esta limitada. Temperatura máxima de operación: 260 oC.
Dureza: 80 HB.
12. ALUMINIO
Debido a su excelente resistencia a la corrosión y facilidad de trabajo es muy
usado en la fabricación de juntas de doble camisa. Temperatura de servicio máxima:
460 oC. Dureza: 35 HB.
13. INCONEL
Aleación a base de Níquel (70%) con 15% Cr y 7% Fe, tiene excelente resistencia
a las temperaturas criogénicas y elevadas. Límite de temperatura: 1100 o C.
Dureza: 150 HB.
14. TITANIO
Metal con excelentes propiedades de resistencia a la corrosión en temperaturas
elevadas, atmósferas oxidantes, al ácido nítrico y soluciones alcalinas. Límite de
temperatura: 1100 oC. Dureza: 215 HB.
123
Además de estos materiales, los mas usados en aplicaciones industriales,
algunas veces son recomendados metales o aleaciones especiales como el Hastelloy,
dependiendo de las condiciones de operación. Dejamos de lado el análisis en este
libro, en virtud de su disponibilidad limitada en el mercado y de su aplicación
restringida a situaciones muy especiales.
124
ANEXO 6.1
PRODUCTOS QUE INDUCEN A LA CORROSION BAJO TENSION EN
METALES O ALEACIONES
A: Aluminio
L : Latón
C: Acero al Carbono
M: Monel
FLUIDO
Ácido Clorhídrico
Ácido Cresílico (vapores)
Ácido Crómico
Ácido Fluorhídrico
Ácido Flúor Silícico
Ácido Nítrico + Cloreto de Magnesio
Ácido Nítrico – Vapores
Ácido Nítrico Diluido
Ácido Sulfúrico + Nítrico
Ácido Sulfúrico Humeante
Agua Salada + Oxígeno
Aminos
Amoniaco (diluido)
Amoniaco (puro)
Brometo de Calcio
Butano + Dióxido de Azufre
Cianeto de Hidrógeno + Agua
Cianógeno
Cloreto de Amoniaco
Cloreto de Hidrógeno + Agua
Cloretos Inorgánicos + Agua
Cloretos Orgánicos + Agua
Compuestos de Azufre
Hidróxido de Potasio
Hidróxido de Sodio
Licor Sulfato (blanco)
Licor Sulfeto
Mercurio
Nitrato de Amoniaco
Nitrato de Mercurio
Nitrato Inorgánicos
Permanganato de Potasio
Sales Silicofluoretos
Sulfito de Hidrógeno + Agua
Vapor de Agua
I : Acero inoxidable 18-8
N: Níquel
C
I
X
L
M
N
X
X
X
A
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
125
X
ANEXO 6.2 (Continuación)
PRODUCTOS QUE INDUCEN A LA CORROSION INTERGRANULAR EN
LOS ACEROS AUSTENITICOS
FLUIDO
Aceite Crudo
Ácido Acético
Ácido Acético + Ácido Salicílico
Ácido Cianhídrico
Ácido Cianhídrico + Dióxido de Azufre
Ácido Crómico
Ácido Fluorhídrico + Sulfato de Hierro
Ácido Fórmico
Ácido Fosfórico
Ácido Ftálico
Ácido Láctico
Ácido Láctico + Acido Nítrico
Ácido Maléico
Ácido Nítrico
Ácido Nítrico + Acido Alorhídrico
Ácido Nítrico + Acido Fluorhídrico
Ácido Oxálico
Ácido Sulfamico
Ácido Sulfúrico
Ácido Sulfúrico + Acido Acético
Ácido Sulfúrico + Acido Nítrico
Ácido Sulfúrico + Metanol
Ácido Sulfúrico + Sulfato de Cobre
Ácido Sulfúrico + Sulfato de Hierro
Ácido Sulfuroso
Ácidos Grasos
Agua + Amido + Dióxido de Azufre
Agua + Sulfato de Aluminio
Agua de Mar
Bisulfato de Sódio
Cloreto de Cromo
Cloreto de Hierro
Dióxido de Azufre ( húmedo )
Fenol + Ácido Nafténico
Hidróxido de Sodio + Sulfeto de Sodio
Hipoclorito de Sodio
126
ANEXO 6.2 (Continuación )
PRODUCTOS QUE INDUCEN A LA CORROSION INTERGRANULAR EN
LOS ACEROS AUSTENITICOS
FLUIDO
Jugo de Remolacha
Licor Sulfuroso de Cocimiento
Nitrato de Amoniaco
Nitrato de Calcio
Nitrato de Plata + Ácido Acético
Salt Spray
Sisulfato de Calcio + Dióxido de Azufre ( ácido gástrico )
Soluciones de Sulfeto
Sulfato de Amoniaco
Sulfato de Amoniaco + Ácido Sulfúrico
Sulfato de Cobre
Sulfato de Hierro
127
ANEXO 6.3
RESISTENCIA QUÍMICA DE METALES PARA JUNTAS
B: Buena resistencia
-: sin información
R: resistencia regular
F: poca resistencia
A : Aluminio
C : Cobre
M : Monel
N : Níquel
4 : Acero inoxidable AISI 304
6 : Acero Inoxidable AISI 316
A
B
B
B
B
B
B
F
B
B
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
B
F
B
R
B
F
-
FLUIDO
Aceite de Algodón
Aceite Comestible (ácido)
Aceite de Linaza
Aceite Lubricante refinado
Aceite de Maíz
Aceite Mineral
Aceite de Soja
Ácido Bórico
Ácido Brómico
Ácido Carbólico, Fenol
Ácido Cianhídrico
Ácido Cítrico
Ácido Clorhídrico, frío
Ácido Clorhídrico, caliente
Ácido Cloroacético
Ácido Crómico
Ácido Esteárico
Ácido Fluorhídrico, menos de 65%
Ácido Fluorhídrico, más de 65%
Ácido Flúor Silícico
Ácido Fórmico
Ácido Fosfórico, Hasta 45%
Ácido Fosfórico, más de 45%, frío
Ácido Fosfórico, más de 45%, caliente
Ácido Láctico, frío
Ácido Láctico, caliente
Ácido Nítrico concentrado
Ácido Nítrico diluido
Ácido Oleico
Ácido Oxálico
Ácido Palmítico
Ácido Pícrico
Ácido Sulfúrico Hasta 10%, frío
Ácido Sulfúrico Hasta 10%, caliente
128
C
B
B
B
R
F
B
F
F
F
F
F
R
R
R
R
F
F
F
B
B
F
F
S : Acero al Carbono
M
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
B
R
B
R
F
B
F
F
B
R
B
F
-
N
B
B
R
B
F
R
B
F
F
F
B
R
F
F
4
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
F
F
B
F
F
F
R
B
B
F
R
B
B
B
B
B
R
F
6
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
F
F
B
B
F
F
F
R
B
B
F
R
R
B
B
B
B
B
R
R
S
B
B
B
B
B
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
B
F
F
ANEXO 6.3 ( Continuación)
RESISTENCIA QUÍMICA DE METALES PARA JUNTAS
A
F
F
F
B
B
F
B
B
B
B
F
B
B
B
F
R
B
B
F
R
F
F
F
F
F
F
-
FLUIDO
Ácido Sulfúrico 10-75%, Frío
Ácido Sulfúrico 10-75%, Caliente
Ácido Sulfúrico 75-95%, Frío
Ácido Sulfúrico 75-96%, Caliente
Ácido Sulfúrico Fumegante
Ácido Sulfuroso
Ácido Tánico
Ácido Tartárico
Agua Destilada
Agua del Mar
Agua Potable
Aire
Alcohol Butílico, Butanol
Alquitrán
Amoniaco Gas, Frío
Amoniaco, Gas, Caliente
Anhídrido Acético
Anilina
Asfalto
Azufre
Benceno
Benzol
Bicarbonato de sodio
Bórax
Bromino
Butano
Cerveza
Cianeto de Potasio
Cloaca Doméstica
Cloreto de Aluminio
Cloreto de Amoniaco
Cloreto de Bario
Cloreto de Calcio
Cloreto de Cobre
Cloreto de Azufre
Cloreto de Etilo
Cloreto de Magnesio
Cloreto de Mercurio
Cloreto de Metileno
129
C
F
F
F
F
F
B
F
B
B
B
B
F
R
F
B
F
B
B
R
F
B
F
R
F
B
F
B
R
F
B
M
F
F
B
B
B
B
R
B
R
B
B
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
R
R
B
R
F
B
N
F
F
F
F
B
B
B
B
R
F
B
B
B
R
B
B
R
F
-
4
F
F
B
F
F
R
B
F
B
B
B
B
B
B
R
B
B
B
B
F
B
B
R
F
R
R
F
B
R
F
-
6
R
F
B
F
R
R
B
B
F
B
B
B
B
R
B
R
B
B
B
B
F
B
B
B
R
F
R
B
F
B
R
F
-
S
F
R
R
B
F
F
B
B
B
F
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
R
R
B
R
B
R
B
ANEXO 6.3 ( Continuación)
RESISTENCIA QUÍMICA DE METALES PARA JUNTAS
A
F
F
F
F
F
B
F
B
B
R
B
B
B
F
B
F
R
R
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
F
F
F
F
F
-
FLUIDO
Cloreto de Níquel
Cloreto de Potasio
Cloreto de Sodio
Cloreto de Zinc
Cloreto Estanico
Cloreto Férrico
Cloro (seco)
Cloro (húmedo)
Cola
Dióxido de Carbono, Seco
Dióxido de Carbono, Húmedo
Dióxido de Azufre, Seco
Dissulfeto de Carbono
Dissulfito de Calcio
Dowtherm A
Dowtherm E
Éter
Fluoreto de Aluminio
Formaldehído
Fosfato de Amoniaco
Fosfato de Sodio
Freón
Furfural
Gas de Alto Horno
Gas Natural
Gasolina
Gelatina
Glicerina, Glicerol
Glicose
Hidrógeno, Gas Frío
Hidrógeno, Gas Caliente
Hidróxido de Amoniaco
Hidróxido de Bario
Hidróxido de Calcio
Hidróxido de Magnesio
Hidróxido de Potasio
Hidróxido de Sodio
Hipoclorito de Sodio
Jabón
130
C
F
B
R
F
F
F
B
F
B
R
B
F
F
F
B
B
R
R
B
B
F
B
B
R
B
B
B
F
F
F
F
F
-
M
B
B
B
F
F
B
F
B
B
B
B
B
F
R
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
N
B
F
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
-
4
R
B
B
F
F
B
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
B
R
R
F
B
6
R
B
R
F
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
B
R
R
F
B
S
B
B
F
B
F
B
B
R
B
B
F
B
B
B
R
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
B
ANEXO 6.3 ( Continuación)
RESISTENCIA QUÍMICA DE METALES PARA JUNTAS
A
B
B
F
B
R
B
B
B
F
B
B
B
F
F
B
F
F
F
F
B
F
B
B
F
B
B
B
FLUIDO
Kerosene
Leche
Licor de Caña de Azúcar
Mercurio
Metanol
Nitrato de Amoniaco
Nitrato de Sodio
Óleo Combustible
Oxígeno, Frío
Oxígeno, Hasta 260 °C
Oxígeno, 260 a 540 °C
Oxígeno, mas de 540 °C
Peróxido de Hidrógeno
Peróxido de Sodio
Petróleo Crudo, Hasta 540 °C
Petróleo Crudo, mas de 540 °C
Propano
Silicato de Sodio
Solventes Clorados, Secos
Solventes Clorados, Húmedos
Sulfato de Aluminio
Sulfato de Amoniaco
Sulfato de Cobre
Sulfato Férrico
Sulfato de Magnesio
Sulfato de Níquel
Sulfato de Potasio
Sulfato de Sodio
Sulfato de Zinc
Sulfeto de Sodio
Sulfito de Bario
Sulfito de Hidrógeno, Frío
Sulfito de Hidrógeno, Caliente
Sulfito de Sodio
Tetracloreto de Carbono
Tolueno
Tricloroetileno
Trióxido de Azufre, Seco
Whisky
131
C
B
B
F
B
F
R
B
B
B
F
F
F
F
B
F
R
R
F
B
F
B
B
F
F
F
F
F
F
B
-
M
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
R
B
F
B
B
B
B
R
B
B
F
B
B
R
B
R
B
B
F
R
B
B
B
B
B
N
B
B
B
R
B
F
B
F
B
B
R
B
F
R
-
4
B
B
B
B
B
R
B
B
B
B
F
B
B
B
F
B
B
R
B
B
R
B
B
R
B
B
B
B
B
B
B
R
6
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
F
B
B
R
B
B
B
B
B
R
B
B
B
B
B
B
B
S
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
F
B
F
B
B
B
F
F
B
F
F
B
B
B
B
B
F
B
B
B
F
ANEXO 6.3 ( Continuación)
RESISTENCIA QUÍMICA DE METALES PARA JUNTAS
Vapor, hasta 200 °C
Vapor, hasta 400 °C
Vapor, más de 400 °C
Vinagre
Vino
B
F
B
132
B
F
-
B
F
B
B
B
F
-
B
B
B
R
R
B
B
B
B
B
B
B
F
F
CAPITULO
7
JUNTAS METALFLEX®
1.
LO QUE ES UNA JUNTA METALFLEX®
Es un espiral constituido por una cinta metálica preformada y relleno con
material blando, que interactuando, proporcionan el sellado. Cuando es realizado el
aplastamiento inicial de la junta el relleno escurre rellenando las imperfecciones de la
brida. La cinta metálica tiene la función de dar resistencia mecánica. Su formato en
133
‘V’ como un anillo chevron permite a la junta reaccionar como un resorte
acomodándose a las variaciones de presión y temperatura.
Pueden ser fabricada en diversos combinaciones de materiales, dimensiones
y formas. Las juntas para bridas ASME y DIN son padrónizadas y producidas en
serie. Las juntas Metalflex son cada vez más utilizadas cubriendo un amplio rango
de aplicación, ofreciendo un sellado eficiente. Capaz de soportar presiones y
temperaturas elevadas a un costo bastante reducido.
Este capítulo presenta las principales normas técnicas, valores para proyectos
y otras informaciones relacionadas a las juntas Metalflex.
2.
MATERIALES
2.1. CINTA METALICA
La cinta metálica esta estandarizada en el espesor de 0.20 mm, con un ancho
que varia según el espesor final de la junta.
Los metales normalmente disponibles en el mercado en cintas adecuadas a la
fabricación de Juntas Metalflex son:
• Acero inoxidable AISI 304 y 304L: son los materiales más usados debido a
su precio y características de resistencia a la corrosión.
• Acero inoxidable AISI 316 y 316L.
• Acero inoxidable AISI 321.
• Monel.
• Níquel 200.
• Titanio
• Inconel
Las características principales y recomendaciones de uso de estos materiales
están en el Capítulo 6 de este libro.
2.2. RELLENO
El relleno es el responsable de la sellabilidad de la junta, para eso deben ser
usados materiales con elevada capacidad de sellado.
El acabado del relleno para que la junta tenga una buena performance debe
quedar a la misma altura o un poco arriba de la cinta metálica. El relleno debajo de
la cinta metálica no entra en contacto con la superficie de la brida, dejando, por lo
tanto de desempañar su función en la junta. Por otro lado, con exceso de relleno, la
junta pierde su resistencia a altas presiones.
134
2.2.1. GRAFITO FLEXIBLE - GRAFLEX ®
Las características de baja permeabilidad, conformabilidad, estabilidad térmica
resistencia química tornan a este material en el mas empleado como relleno de juntas,
especialmente las Metalflex.
El Grafito Flexible presenta elevada resistencia química, incluyendo ácidos y
bases orgánicas e inorgánicas, solventes, cera caliente y aceites. No es recomendado
para compuestos extremadamente oxidantes, como ácido nítrico concentrado,
soluciones de cromo y permanganato, ácido clórico y metales alcalinos líquidos.
En atmósferas neutras o reductoras, puede trabajar de -200 °C a 3000 °C.
Temperaturas encima de 450 °C en atmósferas oxidantes, incluyendo el aire, degradan
el material. En este caso, es necesario el confinamiento de la junta, protegiendo al
grafito flexible del contacto directo con el medio oxidante.
La temperatura límite de operación para vapor de agua e hidrocarburos ricos
en hidrógeno es de 650 oC, hasta con la periferia externa de la junta en contacto con el
aire. A esta temperatura, el trabajo con gas de combustión con 20% de oxígeno o
atmósfera reductora o neutra, con peso molecular del fluido mayor que el aire, no es
recomendado. El grafito reacciona con el oxígeno del aire, consumiendo desde la
parte externa hacia el interior de la junta.
El relleno de grafito flexible para juntas Metalflex, presenta resultados
superiores al amianto en términos de sellabilidad, capacidad de resistir cargas
provocadas por cambios de temperatura o de presión y variaciones en el acabado de
las superficies de sellado.
Estudios recientes realizados por las grandes empresas de petróleo,
concluyeron que solamente las juntas metálicas o de grafito flexible, son aprobadas
para servicios en refinerías, en sustitución de las juntas con relleno de amianto. Por
tener resistencia a elevadas temperaturas, el grafito flexible es el único material no
metálico que resiste a los test de incendio, siendo por esta razón considerado firesafe. Las industrias estandarizan las juntas espiraladas en acero inoxidable AISI 304 L
y relleno en grafito flexible para la mayoría de las aplicaciones en refinerías,
industrias químicas y petroquímicas.
2.2.2. PTFE
Es usado como relleno cuando se requiere resistencia química elevada, en
temperaturas criogénicas a 260 oC. Las juntas en PTFE presentan una tendencia al
pandeo en el diámetro interno, por eso si la junta no va a ser instalada en bridas del
tipo lengüeta y ranura, es obligatorio en uso de anillo interno.
135
2.2.3. MICA-GRAFITO
Material basado en clorita, grafito y celulosa ligados con látex NBR. Por tener
el mismo precio y desempeño bastante similar al amianto hasta aproximadamente
232 oC tiene un uso bastante difundido como alternativa. En tanto, por encima de esta
temperatura se degrada rápidamente, no siendo considerado fire-safe. Temperatura
de operación máxima: 232 oC.
2.3. ANILLO CENTRADOR
No entrando en contacto directo con el fluido, es normalmente fabricado en
acero al Carbono AISI 1010/1020. Los anillo centradores en acero al carbono, reciben
un acabado anticorrosivo, que puede ser pintura o algún tipo de galvanización.
Cuando las bridas fueran en acero inoxidable se puede usar la guía externa en el
mismo material de la brida para evitar su contaminación por el acero al carbono. En
ambientes extremadamente agresivos o a temperaturas criogénicas también es
recomendado el uso de guía externa en acero inoxidable.
3.
DENSIDAD
En el proceso de fabricación del espiral, la cinta metálica y el relleno son
mantenidos bajo presión. Combinando esta presión de fabricación y el espesor del
relleno, pueden ser fabricadas juntas de diferentes densidades. Como regla general,
juntas de mayor densidad son usadas en presiones elevadas, pues poseen mayor
resistencia a las presiones de ajuste.
4.
DIMENSIONAMIENTO
El proyecto de juntas para bridas no normalizadas debe ser hecho de forma tal
que la espiral esté siempre en contacto con las superficies de las bridas. Si la espiral
fuera menor que el diámetro interno, o mayor que la cara de la brida, puede haber una
rotura, perjudicando el sellado, o hasta producir pérdidas. Si el espiral se dispersa por
dentro del diámetro interno de la brida, los pedazos pueden ser arrastrados por el
fluido, dañando el equipo.
Las recomendaciones dadas a continuación, deben ser usadas al dimensionar
los espirales de las juntas no normalizadas.
•
Juntas confinadas en los diámetros internos y externos:
Diámetro interno de la junta = diámetro interno del canal + 1.6 mm.
Diámetro externo de la junta = diámetro externo del canal – 1.6 mm
•
Juntas confinadas solamente al diámetro externo:
Diámetro interno de la junta = diámetro interno de la cara + en el mínimo 6.4 mm.
Diámetro externo de la junta = diámetro externo del resalto – 1.6 mm.
136
•
Juntas en bridas lisas o con resalte:
Diámetro interno de la junta = diámetro interno de la cara + en el mínimo 6.4 mm
Diámetro externo de la junta = diámetro externo de la cara – en el mínimo 6.4 mm.
Las dimensiones de los diámetros interno y externo, deben ser ajustadas de
modo a atender las recomendaciones de la fuerza de aplastamiento y del factor ‘m’,
según detallado en el Capítulo 2 de este libro.
5.
ESPESOR
Los espesores de fabricación normalizados para juntas Metalflex son de 3.2
mm (1/8"), 4.45 mm (0.175"), 4.76 mm, (3/16") y 6.4 mm (1/4"). Otros espesores
pueden ser fabricados bajo pedido.
Después del aplastamiento, el espesor final de la junta debe quedar de acuerdo
con la Tabla 7.1. El espesor final indicado es el que la experiencia muestra ser el
óptimo para una máxima resiliencia de la junta.
Tabla 7.1
Espesor de las Juntas
Espesor de fabricación - mm ( pul)
3.2 ( 1/8 )
4.45 ( 0.175 )
4.76 ( 3/16 )
6.4 ( ¼ )
Espesor después del aplastamiento – mm
2.3 a 2.5
3.2 a 3.4
3.2 a 3.4
4.6 a 5.1
6. LIMITACIONES DIMENSIONALES Y DE ESPESOR
Las juntas Metalflex pueden ser fabricadas en los diámetros de 12 mm (1/2") a
3800 mm (150"). Juntas con dimensiones fuera de lo recomendado en esta tabla
presentan gran inestabilidad y son de fabricación y manipuleo difícil.
Tabla 7.2
Limitaciones Dimensiónales de las Juntas
Espesor en mm.
3.2
4.45
4.76
6.4
Diámetro interno máximo, mm.
1000
1800
1900
3800
137
Ancho máximo, mm.
19
25
25
32
Las juntas con relleno en PTFE, poseen mayor tendencia a “desarmarse”
durante el transporte y manipulación, sus limitaciones son mas ajustadas, según lo
mostrado en la Tabla 7.3.
Tabla 7.3
Limitaciones Dimensiónales de las Juntas con relleno en PTFE
Espesor en mm
3.2
4.45
4.76
6.4
7.
Diámetro interno máximo mm
500
1100
1100
3800
Ancho máxima mm
19
25
25
25
TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN
Las tolerancias de fabricación están indicadas en la Tabla 7.4.
Tabla 7.4
Tolerancias de Fabricación
Diámetro interno - mm
Hasta 200
200 a 600
600 a 900
900 a 1500
arriba de 1500
Tolerancia en el diámetro en - mm
interno
externo
± 0.4
± 0.8
± 0.8
+ 1.5, - 0.8
± 1.2
± 1.6
± 1.6
± 2.4
± 2.4
± 3.2
La tolerancia en el espesor del espiral es de ± 0.13 mm medido en la cinta
metálica. En juntas con relleno de PTFE o con diámetro interno menor que 25 mm o
con pared mayor que 25 mm, la tolerancia es de + 0.25 mm, - 0.13 mm.
8.
ACABADOS DE LAS SUPERFICIES DE SELLADO
Según ya se ha explicado en el inicio de este capítulo, las juntas Metalflex
dependen de la acción conjunta de la cinta metálica y del relleno para un sellado
eficiente. Cuando una junta es aplastada, el relleno ‘escurre’, ocupando las
imperfecciones de la brida. La resistencia mecánica y la resiliencia son dadas por la
cinta metálica. De esta forma cuanto más irregular fuera la superficie de la brida,
mayor será la dificultad en hacer escurrir el relleno y obtener un sellado adecuado.
Sin embargo pueden ser usadas con la mayoría de los acabados de encontrados
en las bridas comerciales, la experiencia indica los siguientes acabados como los mas
adecuados:
138
Tabla 7.5
Acabado de las Superficies de Sellado
Aplicación
Uso general
Fluidos peligrosos o gases
Trabajo en vacío
Acabado de las bridas - Ra
µm
µ pol
6.3
250
3.2
125
80
2.0
Importante: las superficies de sellado de las bridas no pueden tener surcos o
marcas radiales, esto es, que se extiendan del diámetro interno al externo. La
existencia de las irregularidades de este tipo dificulta el sellado en cualquier tipo de
junta, en especial, para las Metalflex.
9.
PRESION DE APLASTAMIENTO
La presión máxima de aplastamiento ( Sg ), detallada en el Capítulo 2 es de 210
MPa (30 000 psi) para todos los tipos excepto las 913M que es de 300 MPa (43 000
psi), para cualquier material de relleno.
10. TIPOS
Las juntas Metalflex son fabricadas en varias formas geométricas, tales como
circular, oval, diamante, cuadrada, rectangular u otras. Anillos centradores o de
refuerzo interno, pueden ser incorporados a las juntas para adecuarlas mejor a las
condiciones especificas de cada equipamiento o cañería.
Los diversos tipos de juntas, sus aplicaciones típicas y particularidades de
fabricación están detallados en las páginas siguientes.
11. JUNTAS TIPO 911
Es el tipo más simple, consistiendo apenas de un espiral circular, sin anillo
centrador. Las juntas Metalflex 911 son usadas principalmente en bridas Norma
ASME B.16.5 tipo lengüeta y ranura (Figura 7.2) o macho y hembra (Figura 7.3).
También son usadas en equipos donde existen limitaciones de espacio y peso
139
Figura 7.2
Figura 7.3
11.1. DIMENSIONAMIENTO
Las medidas de las juntas para bridas ASME B16.5 están en los Anexos 7.5 y
7.6, en el final de este capítulo.
140
Para otras aplicaciones, donde fuera necesario dimensionar el espiral, hay que
asegurarse que la junta este totalmente bajo compresión, entre las caras de las bridas.
Las indicaciones de la Sección 4 de este capitulo, deben ser seguidas cuidadosamente.
11.2. ESPESOR
El espesor estándar para las juntas tipo 911 es 3.2 mm (1/8"). Para mayores
diámetros pueden ser fabricados en espesores de 4.45 mm, 4.76 mm y 6.4 mm.
11.3. TIPO 911-M
Es el espiral de sellado con anillo interno (Figura 7.4.). La finalidad de este
anillo es rellenar el espacio entre las bridas, evitando la turbulencia del flujo del fluido
y la erosión de las caras de las bridas. Es usado también como limitador de
compresión, cuando la presión de aplastamiento es mayor que 210 MPa.
Juntas con relleno de PTFE tienen tendencia a escurrirse en el sentido del
diámetro interno; para este material, es obligatorio el uso del anillo interno, cuando la
junta no fuera instalada confinada por el diámetro interno.
Figura 7.4
11.4. TIPO 911-T
Divisiones de doble camisa metálica son soldadas al espiral de sellado (Figura
7.5). Los travesaños son fabricados con el mismo material del espiral y fijadas por
soldadura de plasma. Para reducir la fuerza de aplastamiento, el espesor de los
travesaños es normalmente un poco menor que el del espiral.
Este tipo de junta ofrece una sellabilidad mayor que la junta para
intercambiador de calor convencional, principalmente cuando el relleno del espiral es
de grafito flexible. En tanto el manipuleo e instalación exigen mayores cuidados.
141
Figura 7.5
12. JUNTAS DE ACUERDO CON LA NORMA ASME B16.20 ( API 601 )
Diversos Países desarrollaron normas dimensiónales para este tipo de junta. La
Norma ASME B16.20, ha sido la mas empleada, pues fue dimensionada para las
bridas ASME B16.5 y B16.47. El 30 de marzo de 1993 la American Society of
Mechanical Engineers (ASME), el American Petroleum Institute ( API ) y el
American National Standards Institute (ANSI), publicaron la nueva edición de la
Norma ASME B16.20. En esta edición fueron incluidas las características
constructivas de las juntas Metalflex que fueron anteriormente especificadas en la
Norma API 601, que dejo de ser publicada.
Usadas mundialmente, las juntas fabricadas obedecen a las recomendaciones
de la Norma ASME B16.20, son producidas en grandes cantidades y fácilmente
encontradas en stock. Tiene un costo muy reducido, cuando se las compara con juntas
de desempeño equivalente.
Al especificar una junta metálica para bridas de cañerías, la Metalflex 913
(Figura 7.6) fabricada de acuerdo con la Norma ASME B16.20 debe ser la primera
opción de un proyecto. El uso de otro tipo de junta metálica solo debe ser recomendado
si las condiciones especificas de aplicación lo exigieran.
12.1. APLICACION
Las juntas ASME B16.20 están dimensionadas para uso en bridas
ASME/ANSI B16.5, ASME B16.47, Serie A y Serie B. Por lo tanto, al especificar
una junta Metalflex para estos tipos de bridas, no es necesario dimensionarla. Basta
apenas especificar los materiales, que deben ser compatibles con los fluidos a ser
142
sellados y determinar cual es la clase de presión y el diámetro nominal. En los Anexos
7.1 y 7.3, en el final de este capítulo, están las dimensiones, tolerancias de fabricación
y recomendaciones de uso.
Figura 7.6
12.2. MATERIALES
Los
•
•
•
•
materiales padronizados son:
Cinta metálica: acero inoxidable AISI 304.
Relleno: grafito flexible Graflex o PTFE.
Anillo centrador: acero al Carbono AISI 1010/1020.
Anillo interno: AISI 304.
Otros materiales también pueden ser suministrados bajo pedido.
12.3. ESPIRAL
El espiral debe tener las siguientes características:
•
Por lo menos tres vueltas iniciales y tres finales de cinta metálica sin
relleno.
•
Las vueltas de cinta metálica deben ser soldadas a punto, con espacios
aproximados de separación de lo máximo, 3" (76.2mm), con un mínimo
de tres puntos de soldadura.
143
• La vuelta final de cinta metálica con tres puntos de soldadura con
espacios de aproximadamente 1.50" (38.1mm ), cada uno.
• Para asegurar el encastre con el anillo centrador, pueden ser usadas
hasta cuatro vueltas sueltas de cinta metálica. Estas vueltas sueltas no
son incluidas al determinar el diámetro externo del espiral.
12.4. ANILLO INTERNO
Para evitar el aplastamiento excesivo de las juntas de alta presión, debido a la
fuerza de ajuste de los bulones, es necesaria la colocación del anillo interno, según se
muestra en la Figura 7.7. Su uso también es necesario cuando se desea reducir la
turbulencia del fluido en la región de transición entre las bridas. Es normalmente
fabricado en el mismo material de la cinta metálica y aumenta considerablemente el
precio de la junta.
También es de uso obligatorio cuando el fluido contiene partículas abrasivas.
En procesos altamente corrosivos, en la presencia de ácido fluorhídrico (HF), es
usado el anillo interno en PTFE para evitar que la junta y la parte interna de la brida,
entren en contacto directo con el fluido.
Las juntas con relleno en PTFE presentan una tendencia al pandeo del
diámetro interno, debido a las características de incompresibilidad del PTFE. Para
evitar este pandeo, que puede reducir considerablemente la sellabilidad de la junta, es
obligatorio el uso del anillo interno en todas las juntas con relleno en PTFE,
independiente del diámetro o clase de presión.
Las juntas con relleno de Graflex también, en algunas situaciones, pueden
presentar la tendencia al pandeo del diámetro interno. Por esta razón esta cada vez
mas difundido el uso del anillo interno, en las juntas con relleno Graflex.
El espesor del anillo interno es el mismo del anillo externo. El diámetro
interno se puede proyectar hacia dentro de la brida hasta 1.5 mm. En los Anexos 7.1 a
7.3 están las dimensiones de los anillos internos para bridas ASME B16.5 y ASME
B16.47.
Figura 7.7
144
12.5. MARCACION
El anillo centrador es marcado con símbolos de no menos que 1/8" (3.2mm) de
altura, constando las siguientes indicaciones:
• Identificación del fabricante (nombre o marca).
• diámetro nominal de la brida.
• clase de presión.
• indicación del material de la cinta metálica, cuando no fuera AISI 304.
• indicación del material de rellano, cuando no fuera amianto.
• indicación de los materiales de los anillos, cuando no fueran los
padronizados: AISI 1010/1020 para el anillo centrador y AISI 304 para
el anillo interno.
• identificación: ASME B16.20.
12.6. CODIGOS DE COLORES
El perfil del anillo centrador debe ser pintado de modo a facilitar la
identificación de las juntas en el stock. La identificación del material de la cinta
metálica debe ser pintada continuamente en todo el perfil del anillo centrador. El
material de relleno es identificado con un mínimo de cuatro listas iguales espaciadas
a lo largo del perfil. Los colores obedecen a las tablas 7.7 y 7.8.
Tabla 7.7
Código de Colores de la Cinta Metálica
Cinta metálica
AISI 304
AISI 316
AISI 347
AISI 321
Monel
Níquel
Acero al carbono
Inconel
Color
Amarillo
Verde
Azul
Turquesa
Naranja
Rojo
Plata
Oro
Tabla 7.8
Código de Colores del Relleno
Relleno
Amianto
PTFE
Grafito Flexible - Graflex
Mica-grafito
Color
Sin pintura
Blanco
Gris
Rosa
145
13. OTRAS NORMAS
Para la fabricación de juntas Metalflex, son también usadas las normas de otros
piases, como Alemania (DIN), Japón (JIS) e Inglaterra (BS).
Las dimensiones para Norma DIN están mostradas en el Anexo 7.7. Las demás
tienen poca aplicación, por esta razón no están consideradas en este libro.
14. DIMENSIONAMIENTO DE JUNTAS TIPO 913 ESPECIALES
A continuación están las recomendaciones que se deben seguir al especificar
una junta tipo 913 especial. Esto es, que no obedezca las indicaciones de ninguna
norma técnica especifica.
Figura 7.8
14.1 ESPIRAL
•
•
•
•
Diámetro interno (Ie): igual al diámetro interno de la cara de la brida,
mais 6.4mm , mínimo.
Diámetro externo (Ee): calculado de modo a atender las
recomendaciones del Capítulo 2 de este libro y de ancho máximo según
la Sección 6 de este Capítulo.
Espesor (Te): pueden ser fabricadas en los espesores de 4.45 mm
(0.175"), 4.76 mm (3/16") y 6.4 mm (¼”). Por ser el espesor de la
Norma ASME B16.20, se recomienda 4.45 mm, siempre que sea
posible. Las limitaciones dimensionales para el espesor están en el Ítem
6 de este capítulo:
Tolerancias de fabricación: están indicadas en la Sección 7 de este
Capítulo.
146
14.2. ANILLO CENTRADOR
•
•
•
•
•
Espesor (Tg): 1/8" (3.2mm ).
Diámetro interno (Ig): igual al diámetro externo del espiral, menos
aproximadamente 3.2mm ( 1/8" ).
Diámetro externo (Eg): igual al diámetro del circulo de los agujeros,
menos el diámetro de los bulones.
Tolerancia de fabricación: en el diámetro externo del anillo centrador es
+
_ 0.8 mm, para todos los diámetros nominales.
Limitaciones dimensiónales: en virtud de las dificultades de fabricación
y de la estabilidad del conjunto espiral-guía, existen limitaciones en el
ancho mínimo de los anillos guias centradores, según se indica en la
Tabla 7.9.
Tabla 7.9
Anillo Centrador – Limitaciones Dimensionales
Ancho mínima ( mm )
10
12
15
20
Diámetro interno de la guía (mm)
Hasta 250
250 a 600
600 a 1500
1500 o mayor
14.3. ANILLO INTERNO
Según ya se menciono, sirve para minimizar la turbulencia en la región de la
junta, evitando la corrosión del espiral y disminuir la perdida de carga del sistema. En
las juntas con relleno de PTFE evita daño de las vueltas internas del espiral, provocada
por el escurrimiento de la junta.
14.4. DIVISIONES TIPO DOBLE-CAMISA
Semejante al tipo 911-T, con divisiones de doble camisa para uso en
intercambiadores de calor.
14.5 ANILLO CENTRADOR CON AGUJEROS
Para facilitar el encastre en el equipo, cuando hubiera dificultad de acceso, el
anillo centrador puede ser fabricado con el mismo diámetro externo y agujeros de la
brida.
147
15. JUNTAS TIPO 912
Semejantes al tipo 913, las juntas 912 son, en realidad, las primeras juntas de
este tipo. El anillo centrador esta construido de dos chapas de 0.5mm de espesor,
soldadas y encajadas en el espiral según se muestra en la Figura 7.9.
Consideradas anticuadas, pues el anillo no actúa como limitador de
compresión. Solo deben ser usadas en bajas presiones.
Figura 7.9
16. JUNTAS TIPO 914
Son espirales en formas no circulares, tales como: oval, rectangular y cuadrada
de bordes redondeados, diamante, elíptica y pera, según se muestra en la Figura 7.10.
Figura 7.10
148
16.1. APLICACION
Las juntas Metalflex tipo 914 son usadas principalmente en: paso de hombre
de calderas (handhole e manhole), bonetes de válvulas, cabezales y escapes de
motores.
16.2. DIMENSIONAMIENTO
No existe una norma específica para este tipo de juntas, debiendo el
proyectista, al dimensionar, usar las recomendaciones del Código ASME.
Debido a la forma irregular de las juntas, es siempre necesario adjuntar el
diseño. Si es posible, la muestra de la provisión anterior, o hasta la tapa o pieza donde
será aplicada la junta.
16.3. ESPESOR
Los espesores disponibles para juntas tipo 914 son: 3.2 mm, 4.45 mm, 4.76 mm
y 6.4 mm.
16.3. JUNTAS PARA PASO DE HOMBRE DE CALDERAS
La mayoría de los fabricantes de calderas, utilizan los mismos tamaños de
manhole y handhole en sus equipamientos. De esta forma, aunque no existe una
padronización, algunas juntas elipsoidales son consideradas padrón industrialmente.
Las dimensiones, en pulgadas, de estas juntas, están mostradas en el Anexo 7.4.
Tipo 914 - Inspección de Caldera
Figura 7.11
149
Anexo 7.1
Dimensiones de las Juntas Padrón ASME B16.20 Para Bridas ASME B16.5
Diámetro
Nominal
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
Diámetro externo de la junta por clase de presión
Pulgadas
150, 300, 400, 600
900, 1500, 2500
1.25
1.25
1.56
1.56
1.88
1.88
2.38
2.38
2.75
2.75
3.38
3.38
3.88
3.88
4.75
4.75
5.88
5.88
7.00
7.00
8.25
8.25
10.38
10.13
12.50
12.25
14.75
14.50
16.00
15.75
18.25
18.00
20.75
20.50
22.75
22.50
27.00
26.75
150
Anexo 7.1 (Continuación)
Dimensiones de las Juntas Padrón ASME B16.20, para bridas ASME B16.5
Diámetro
Nominal
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
150
0.75
1.00
1.25
1.88
2.13
2.75
3.25
4.00
5.00
6.13
7.19
9.19
11.31
13.38
14.63
16.63
18.69
20.69
24.75
Diámetro externo de la junta por clase de presión
Pulgadas
300
400
900
1500
2500
600
0.75
(1)
(1)
0.75
0.75
0.75
1.00
(1)
(1)
1.00
1.00
1.00
1.25
(1)
(1)
1.25
1.25
1.25
1.88
(1)
(1)
1.56
1.56
1.88
2.13
(1)
(1)
1.88
1.88
2.13
2.75
(1)
(1)
2.31
2.31
2.75
3.25
(1)
(1)
2.75
2.75
3.25
4.00
(1)
3.75
3.63
3.63
4.00
5.00
4.75
4.75
4.63
4.63
4.75
6.13
5.81
5.81
5.63
5.63
5.81
7.19
6.88
6.88
6.75
6.75
6.88
9.19
8.88
8.75
8.50
8.50
8.88
11.31
10.81
10.88
10.50
10.63
10.81
13.38
12.88
12.75
12.75
12.50
12.88
14.63
14.25
14.00
14.25
(1)
14.25
16.63
16.25
16.25
16.00
(1)
16.25
18.69
18.50
18.25
18.25
(1)
18.50
29.69
20.50
20.50
20.25
(1)
20.50
24.75
24.75
24.75
24.25
(1)
24.75
NOTAS: 1. No existen juntas clase 400 de ½” a 3" ( use clase 600 ), ni clase 900 de ½”
a 2 ½” ( use clase 1500 ) y clase 2500 de 14" o mayores.
2. Anillos internos son requeridos en todas las juntas con relleno en PTFE y
en las juntas de 24", clase 900; 12" a 24", clase 1500; de 4" a 12", clase
2500.
3. Tolerancias de fabricación
• Espesor del espiral: ± 0.005" – medido en la cinta metálica, no
incluyendo el relleno que puede proyectarse un poco
encima de la cinta metálica
• Diámetro externo de la junta: de ½” a 8"
: ± 0.03"
de 10" a 24"
: + 0.06" – 0.03"
• Diámetro interno de la junta: de ½” a 8"
: ± 0.016"
de 10" a 24"
: + 0.03"
151
Anexo 7.1 (Continuación)
Dimensiones de las Juntas Padrón ASME B16.20, para bridas ASME B16.5
Diámetro
Nominal
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
150
1.88
2.25
2.63
3.00
3.38
4.13
4.88
5.38
6.88
7.75
8.75
11.00
13.38
16.13
17.75
20.25
21.63
23.88
28.25
Diámetro externo de la junta por clase de presión
Pulgadas
300
400
600
900
1500
2.13
(1)
2.13
(1)
2.50
2.63
(1)
2.63
(1)
2.75
2.88
(1)
2.88
(1)
3.13
3.25
(1)
3.25
(1)
3.50
3.75
(1)
3.75
(1)
3.88
4.38
(1)
4.38
(1)
5.63
5.13
(1)
5.13
(1)
6.50
5.88
(1)
5.88
6.63
6.88
7.13
7.00
7.63
8.13
8.25
8.50
8.38
9.50
9.75
10.00
9.88
9.75
10.50
11.38
11.13
12.13
12.00
12.63
14.13
13.88
14.25
14.13
15.75
17.13
17.13
16.63
16.50
18.00
19.63
20.50
19.13
19.00
19.38
20.50
22.75
21.25
21.13
22.25
22.63
25.25
23.50
23.38
24.13
25.13
27.75
25.75
25.50
26.88
27.50
29.75
30.50
30.25
31.13
33.00
35.50
2500
2.75
3.00
3.38
4.13
4.63
5.75
6.63
7.75
9.25
11.00
12.50
15.25
18.75
21.63
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
NOTAS: 1. No existen juntas clase 400 de ½” a 3" ( use clase 600 ), ni clase 900 de ½”
a 2 ½” ( use clase 1500) y clase 2500 de 14" o mayores.
2. Tolerancia del diámetro externo del anillo centrador: ± 0.03
152
Anexo 7.1 (Continuación)
Dimensiones de Juntas Padrón ASME B16.20, para bridas ASME B16.5
Diámetro
Nominal
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
150
0.56
0.81
1.06
1.50
1.75
2.19
2.62
3.19
4.19
5.19
6.19
8.50
10.56
12.50
13.75
15.75
17.69
19.69
23.75
Diámetro externo de la junta por clase de presión
Pulgadas
2500
300
400
600
900
1500
0.56
0.56
(1)
0.56
(1)
0.56
0.81
0.81
(1)
0.81
(1)
0.81
1.06
1.06
(1)
1.06
(1)
1.06
1.31
1.50
(1)
1.50
(1)
1.31
1.63
1.75
(1)
1.75
(1)
1.63
2.06
2.19
(1)
2.19
(1)
2.06
2.50
2.62
(1)
2.62
(1)
2.50
3.19
3.19
(1)
3.19
3.19
3.19
4.19
4.19
4.19
4.19
4.19
4.19
5.19
5.19
5.19
5.19
5.19
5.19
6.19
6.19
6.19
6.19
6.19
6.19
7.75
8.50
8.25
8.25
7.75
7.75
9.69
10.56
10.25
10.25
9.69
9.69
11.50
12.50
12.50
12.50
11.50
11.50
(1)
13.75
13.75
13.75
12.63
12.63
(1)
15.75
15.75
15.75
14.75
14.50
(1)
17.69
17.69
17.69
16.75
16.75
(1)
19.69
19.69
19.69
19.00
18.75
(1)
23.75
23.75
23.75
23.25
22.75
NOTAS: 1. No existen bridas clase 400 de ½” a 3" ( use clase 600 ), ni clase 900 de ½”
a 2 ½” ( use clase 1500 ) y clase 2500 de 14" o mayores.
2. El espesor del anillo interno debe ser 0.117" a 0.131".
3. Tolerancia del diámetro interno: de 1 ¼” a 3": ± 0.03"
4" y mayores : ±0.06"
153
Anexo 7.2
Dimensiones de las Juntas Padrón ASME B16.20,
para bridas ASME B16.47 Serie A
Dimensiones de las juntas por clase de presión
Pulgadas
Diámetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
26.50
28.50
30.50
32.50
34.50
36.50
38.50
40.50
42.50
44.50
46.50
48.50
50.50
52.50
54.50
56.50
58.50
60.50
150
DE
27.75
29.75
31.75
33.88
35.88
38.13
40.13
42.13
44.25
46.38
48.38
50.38
52.50
54.50
56.50
58.50
60.50
62.50
DA
30.50
32.75
34.75
37.00
39.00
41.25
43.75
45.75
48.00
50.25
52.25
54.50
56.50
58.75
61.00
63.25
65.50
67.50
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.63
38.50
40.25
42.25
44.50
46.38
48.63
51.00
53.00
55.25
57.25
59.50
61.50
154
300
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.63
40.00
42.13
44.13
46.50
48.38
50.63
53.00
55.00
57.25
59.25
61.50
63.50
DA
32.88
35.38
37.50
39.63
41.63
44.00
41.50
43.88
45.88
48.00
50.13
52.13
54.25
56.25
58.75
60.75
62.75
64.75
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.63
38.25
40.38
42.38
44.50
47.00
49.00
51.00
53.00
55.25
57.25
59.25
61.75
400
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.63
40.25
42.38
44.38
46.50
49.00
51.00
53.00
55.00
57.25
59.25
61.25
63.75
DA
32.75
35.13
37.25
39.50
41.50
44.00
42.25
44.38
46.38
48.50
50.75
53.00
55.25
57.25
59.75
61.75
63.75
66.25
Anexo 7.2
Dimensiones de las Juntas Padrón ASME B16.20,
para bridas ASME B16.47 Serie A
Dimensiones de las juntas por clase de presión
Pulgadas
Diámetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.63
39.00
41.25
43.50
45.75
47.75
50.00
52.00
54.00
56.25
58.25
60.50
62.75
600
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.63
41.00
43.25
45.50
47.75
49.75
52.00
54.00
56.00
58.25
60.25
62.50
64.75
DA
34.13
36.00
38.25
40.25
42.25
44.50
43.50
45.50
48.00
50.00
52.25
54.75
57.00
59.00
61.25
63.50
65.50
68.25
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.75
40.75
43.25
45.25
47.50
50.00
52.00
900
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.75
42.75
45.25
47.25
49.50
52.00
54.00
DA
34.75
37.25
39.75
42.25
44.75
47.25
47.25
49.25
51.25
53.88
56.50
58.50
No existen bridas clase 900 de 50"
y mayores.
NOTAS: 1. Anillos internos son requeridos en todas las juntas con relleno de PTFE y en
las juntas clase 900.
2. Espesor del espiral: ± 0.005" – medido en la cinta metálica, no
incluyendo el relleno que se puede proyectar un
poco encima de la cinta metálica.
3. Tolerancias de fabricación
• diámetro externo de la junta
: ± 0.06"
• diámetro interno de la junta de 26" a 34" : ± 0.03"
36" y mayores : + 0.05"
• diámetro externo del anillo centrador
: ± 0.03"
155
Anexo 7.2
Dimensiones de las Juntas Padrón ASME B16.20,
para bridas ASME B16.47 Serie A
Diámetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Diámetro interno de los anillos internos por clase de presión
Pulgadas
150
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.75
39.75
41.75
43.75
45.75
47.75
49.75
51.75
53.50
55.50
57.50
59.50
300
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.50
39.50
41.50
43.50
45.38
47.63
49.00
52.00
53.25
55.25
57.00
60.00
400
26.00
28.00
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.38
41.38
43.50
46.00
47.50
49.50
51.50
53.25
55.25
57.25
59.75
600
25.50
27.50
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.75
42.00
43.75
45.75
48.00
50.00
52.00
54.25
56.25
58.00
60.25
Notas: 1. Espesor del diámetro interno: de 0.117" a 0.131".
2. Tolerancia del diámetro interno del anillo interno: ± 0.12"
156
900
26.00
28.00
30.00
32.00
34.00
36.25
39.75
41.75
43.75
45.50
48.00
50.00
No
existem
bridas
clase 900
de 50" y
mayores
Anexo 7.3
Dimensiones de las Juntas Padrón ASME B16.20,
para bridas ASME B16.47 Serie B
Dimensiones de las juntas por clase de presión
Pulgadas
Diámetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
26.50
28.50
30.50
32.50
34.50
36.50
38.37
40.25
42.50
44.25
46.50
48.50
50.50
52.50
54.50
56.88
59.07
61.31
150
DE
27.70
29.50
31.50
33.50
35.75
37.75
39.75
41.88
43.88
45.88
48.19
50.00
52.19
54.19
56.00
58.18
60.19
62.44
DA
28.56
30.56
32.56
34.69
36.81
38.88
41.13
43.13
45.13
47.13
49.44
51.44
53.44
55.44
57.63
59.63
62.19
64.19
DI
26.50
28.50
30.50
32.50
34.50
36.50
39.75
41.75
43.75
45.75
47.88
49.75
51.88
53.88
55.25
58.25
60.44
62.56
157
300
DE
28.00
30.00
32.00
34.00
36.00
38.00
41.25
43.25
45.25
47.25
49.38
51.63
53.38
55.38
57.25
60.00
61.94
64.19
DA
30.38
32.50
34.88
37.00
39.13
41.25
43.25
45.25
47.25
49.25
51.88
53.88
55.88
57.88
60.25
62.75
65.19
67.19
DI
26.25
28.13
30.13
32.00
34.13
36.13
38.25
40.38
42.38
44.50
47.00
49.00
51.00
53.00
55.25
57.25
59.25
61.75
400
DE
27.50
29.50
31.75
33.88
35.88
38.00
40.25
42.38
44.38
46.50
49.00
51.00
53.00
55.00
57.25
59.25
61.25
63.75
DA
29.38
31.50
33.75
35.88
37.88
40.25
42.25
44.38
46.38
48.50
50.75
53.00
55.25
57.25
59.75
61.75
63.75
66.25
Anexo 7.3 (Continuación)
Dimensiones de Juntas Padrón ASME B16.20 para bridas ASME B16.47 Serie B
Dimensiones de las juntas por clase de presión
Pulgadas
Diámetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
26.13
27.75
30.63
32.75
35.00
37.00
39.00
41.25
43.50
45.75
47.75
50.00
52.00
54.00
56.25
58.25
60.50
62.75
600
DE
28.13
29.75
32.63
34.75
37.00
39.00
41.00
43.25
45.50
47.75
49.75
52.00
54.00
56.00
58.25
60.25
62.50
64.75
DA
30.13
32.25
34.63
36.75
39.25
41.25
43.50
45.50
48.00
50.00
52.25
54.75
57.00
59.00
61.25
63.50
65.50
68.25
DI
27.25
29.25
31.75
34.00
36.25
37.25
40.75
43.25
45.25
47.50
50.00
52.00
900
DE
29.50
31.50
33.75
36.00
38.25
39.25
42.75
45.25
47.25
49.50
52.00
54.00
DA
33.00
35.50
37.75
40.00
42.25
44.25
47.25
49.25
51.25
53.88
56.50
58.50
No existen bridas clase 900 de 50"
y mayores.
NOTAS: 1. Anillos internos son requeridos en todas las juntas con relleno de PTFE y en
las juntas clase 900.
2. Espesor del espiral: ± 0.005" – medido en la cinta metálica, no
incluyendo el relleno que se puede proyectar un
poco encima de la cinta metálica.
3. Tolerancias de fabricación
• diámetro externo de la junta
: ± 0.06"
• diámetro interno de la junta de 26" a 34"
: ± 0.03"
36" y mayores
: + 0.05"
• diámetro externo del anillo centrador
: ± 0.03"
158
Anexo 7.3 (Continuación)
Dimensiones de Juntas Padrón ASME B16.20, para bridas ASME B16.47 Serie B
Diàmetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Diámetro interno de los anillos internos por clase de presión
Pulgadas
150
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.75
39.75
41.75
43.75
45.75
47.75
49.75
51.75
53.50
55.50
57.50
59.50
300
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.50
39.50
41.50
43.50
45.38
47.63
49.00
52.00
53.25
55.25
57.00
60.00
400
26.00
28.00
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.38
41.38
43.50
46.00
47.50
49.50
51.50
53.25
55.25
57.25
59.75
600
25.50
27.50
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.75
42.00
43.75
45.75
48.00
50.00
52.00
54.25
56.25
58.00
60.25
NOTAS: 1. Espesor del anillo interno: de 0.117" a 0.131".
2. Tolerancia del diámetro interno del anillo interno: ± 0.12".
159
900
26.00
28.00
30.25
32.00
34.00
36.25
39.75
41.75
43.75
45.50
48.00
50.00
No
existem
bridas
clase 900
de 50" y
mayores
Anexo 7.4
Dimensiones para juntas 914
Dimensiones internas pul
A
B
11
14
11
14
11
14
11
15
11
15
11
15
11
15
11
15
11
15
11 ¼
15 ½
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
Ancho - W - pol
Espesor - E - pul
3/4
1
1 ¼
½
¾
¾
1
1 ¼
1 ¼
¾
5/16
½
¾
7/8
1
1
1 ¼
1 1/4
3/16
3/16
3/16
3/16
3/16
¼
3/16
3/16
¼
3/16
3/16
3/16
3/16
3/16
3/16
¼
3/16
1/4
160
Anexo 7.5
Juntas Tipo 911 para bridas Lengüeta y Ranura grande y pequeña
Diámetro
Nominal
½
¾
1
1¼
1½
2
2½
3
3½
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
Dimensiones de las juntas - pulgadas
Pequeña
Grande
Ee
Ie
Ee
Ie
1 3/8
1
1 3/8
1
1 11/16
1 5/16
1 11/16
1 5/16
2
1 ½
1 7/8
1 ½
7
7
2 ½
1 /8
2 ¼
1 /8
2 7/8
2 1/8
2 ½
2 1/8
3 5/8
2 7/8
3 ¼
2 7/8
4 1/8
3 3/8
3 ¾
3 3/8
5
4 ¼
4 5/8
4 ¼
5 ½
4 ¾
5 1/8
4 ¾
6 3/16
5 3/16
5 11/16
5 3/16
7 5/16
6 5/16
6 13/16
6 5/16
8 ½
7 ½
8
7 ½
10 5/8
9 3/8
10
9 3/8
12 ¾
11 ¼
12
11 ¼
15
13 ½
14 ¼
13 ½
16 ¼
14 ¾
15 ½
14 ¾
18 ½
16 ¾
17 5/8
17
21
19 ¼
20 1/8
19 ¼
23
21
22
21
27 ¼
25 ¼
26 ¼
25 ¼
Espesor padrón: 3.2 mm ( 1/8" ).
161
Anexo 7.6
Juntas Tipo 911 para bridas ASME B16.5, tipo Macho y Hembra
Diámetro
Nominal
¼
½
¾
1
1¼
1½
2
2½
3
3½
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
Dimensiones de las juntas - pulgadas
Classe 2500 psi
Classe 150 a 1500 psi
Ee
Ee
Ie
Ie
1
½
13
1 3/8
1 3/8
/16
1
1 11/16
1 1/16
1 11/16
1 5/16
2
1 ¼
2
1 ½
2 ½
1 5/8
2 ½
1 7/8
2 7/8
1 7/8
2 7/8
2 1/8
3 5/8
2 3/8
3 5/8
2 7/8
1
3
4 /8
3
4 1/8
3 /8
5
3 ¾
5
4 ¼
5 ½
4 ¾
3
3
6 /16
4 ¾
6 3/16
5 /16
5
5
5 ¾
7 /16
7 5/16
6 /16
8 ½
6 ¾
8 ½
7 ½
10 5/8
8 ¾
10 5/8
9 3/8
10 ¾
12 ¾
12 ¾
11 ¼
13
15
15
13 ½
16 ¼
14 ¾
18 ½
17
21
19 ¼
23
21
27 ¼
25 ¼
Espesor padrón: 3.2 mm ( 1/8" ).
162
Anexo 7.7
Dimensiones de las Juntas 913 y 913M, norma DIN 2699
DN
D1
D2
D3 – Classe de
Presión -bar
2 a 64
10
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
175
200
250
300
350
400
450
500
600
700
800
900
1000
16
24
20
28
28
36
35
43
43
51
50
58
61
73
77
89
90
102
115 127
140 152
167 179
191 203
215 227
267 279
318 330
360 380
410 430
460 480
510 530
610 630
710 730
810 830
910 930
1010 1030
109
122
147
174
201
229
253
307
358
410
462
516
566
666
770
874
974
1078
D4 – Classe de Presión - bar
100 a 250
36
40
50
57
67
74
91
111
126
151
178
205
235
259
315
366
418
470
628
25
254
284
340
400
457
514
624
731
822
942
1042
1154
163
40
46
51
61
71
82
92
107
127
142
168
194
224
265
290
352
417
474
546
628
63
113
138
148
174
210
247
277
309
364
424
486
543
100
287
391
458
160
56
61
250
67
72
82
83
103
119
144
154
180
217
257
284
324
388
458
109
124
154
170
202
242
284
316
358
442
164
CAPÍTULO
8
JUNTAS METALBEST®
1. LO QUE ES UNA JUNTA METALBEST®
Es una junta fabricada a partir de un alma de material blando, revestida por una o
más camadas metálicas (Figura 8.1). Existen diversos tipo de construcción que serán
descriptos a continuación.
Figura 8.1
165
2.
METALES
El metal normalmente posee un espesor de 0.4 mm a 0.5 mm. Su selección
debe estar de acuerdo con las recomendaciones del Capitulo 6 de este libro.
3.
RELLENO
El material padrón de relleno es el Graflex®. En los proyectos más antiguos
el material normalmente especificado es el Cartón de Amianto. Dependiendo de las
condiciones operacionales, también puede ser usado como relleno un metal, cartón
de fibra cerámica o PTFE.
4.
DIMENSIONAMIENTO
Los valores a continuación están basados en aplicaciones practicas, no siendo,
por lo tanto, de uso obligatorio.
• Juntas confinadas en los diámetro interno y externo:
• Diámetro interno junta = diámetro interno del alojamiento + 1.6 mm.
• Diámetro externo junta = diámetro externo del alojamiento – 1.6 mm.
• Juntas confinadas en el diámetro externo:
• Diámetro interno junta = diámetro interno brida + en el mínimo 3.2 mm.
• Diámetro externo junta = diámetro externo del alojamiento – 1.6 mm.
• Juntas no confinadas:
• Diámetro interno junta = diámetro interno brida + en el mínimo 3.2 mm.
• Diámetro externo junta = diámetro círculo de agujero – diámetro de los
bulones.
• Ancho: seguir las recomendaciones de proyecto del Capítulo 2 de este libro.
5.
PRINCIPALES TIPOS Y APLICACIONES
5.1. TIPO 920
Constituida de un relleno blando revestido parcialmente por una camisa
metálica (Figura 8.2). Usada en aplicaciones donde la presión de aplastamiento y el
ancho máximo son limitados. Puede ser fabricada en formato circular u oval. El ancho
máximo es de 6.4 mm. ( 1/4" ) y el espesor padrón es de 2.4 mm. ( 3/32" ).
166
Figura 8.2
5.2. TIPO 923
Constituida de una camisa metálica doble sobre el relleno blando (Figura 8.3).
Sus aplicaciones más típicas son las juntas para Intercambiadores de Calor. Producidas
bajo pedido, no existen prácticamente límites de diámetro o forma para su fabricación.
En la Sección 6 de este Capitulo están las principales características de las juntas
para intercambiadores de calor.
Las juntas Tipo 923 también son empleadas en bridas de grandes diámetros en
reactores de industrias químicas.
Otra aplicación son las tuberías de gases de altos hornos de las siderúrgicas.
Las principales características de estas aplicaciones son la alta temperatura, baja
presión y bridas con irregularidades. Las juntas tienen un espesor de 4 mm a 6 mm
para compensar estos problemas.
Figura 8.3
167
5.3. TIPO 926
Mostrada en la Figura 8.4, es similar al tipo 923 con la camisa metálica
corrugada, para actuar como un laberinto, adicionando mayor sellabilidad. La Norma
ASME B16.20 presenta las dimensiones y tolerancias de este tipo de junta para uso en
bridas ASME B6.5. Debido a su costo más elevado, tienen uso restringido, siendo
normalmente reemplazada a favor de las Metalflex, ya descriptas en el Capítulo 7 de
este libro.
Figura 8.4
5.4. TIPO 929
Similar al tipo 926, con relleno metálico corrugado (Figura 8.5). Este tipo
ofrece las ventajas de la 926 con el límite máximo de temperatura dependiendo
apenas del metal empleado en su fabricación.
Figura 8.5
168
6.
JUNTAS PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR
6.1 TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
Existen numerosos tipos de intercambiadores de calor, muchos de ellos tan
incorporados a nuestro día a día que ni siquiera los apreciamos. Por ejemplo los
radiadores de los automóviles o los radiadores a gas de las viviendas (calderas).
Todos estos dispositivos promueven el intercambio de calor entre un fluido y otro,
consiguiendo el enfriamiento (agua del radiador) o calentamiento (agua de caldera),
según las necesidades del proceso.
En las industrias son usados diversos tipos de intercambiadores de calor,
algunos de ellos poseen nombres específicos como los radiadores, calderas,
enfriadores (chilers), etc. Cuando hablamos en forma genérica de intercambiadores de
calor, podemos estar refiriéndonos a cualquiera de estos equipos. Sin embargo, en la
mayoría de las industrias, se interpreta como una referencia al intercambiador de calor
tipo “Shell and Tube”. Como el propio nombre lo indica, son equipos con un casco
(shell) y tubos. Uno de los fluidos circula entre el casco y el lado externo de los tubos
y el otro fluido en el lado interno de los tubos.
6.2. NORMA TEMA
La gran mayoría de los intercambiadores de calor tipo “Shell and Tube” son
fabricados de acuerdo con la Norma “Standards of the Tubular Exchanger
Manufactures Association – TEMA”, que establece los criterios para el proyecto,
construcción, ensayo, instalación y mantenimiento de estos equipos.
Son definidos por la Norma TEMA tres clases de intercambiadores de calor
del tipo “Shell and Tube”:
•
Clase R: para uso en aplicaciones relacionadas al procesamiento de Petróleo,
considerado servicio severo. Son especificadas juntas doble camisa (923, 926 o
927) o metal sólido (940, 941 o 942) para los cabezales internos, para presiones
de 300 psi o mayores y para todas las juntas en contacto con hidrocarburos.
•
Clase B: para uso en la industria química en general. Son especificadas juntas
doble camisa (923, 926 o 927) o metal sólido (940, 941 o 942) para los cabezales
flotantes internos y para presiones de 300 psi o mayores. En las juntas externas
está permitido el uso de juntas no metálicas, siempre que haya compatibilidad
térmica y química con el fluido.
•
Clase C: para servicio considerado moderado, en la industria en general, son
recomendados los mismos criterios de selección del tipo de junta de la Clase B.
6.3. JUNTAS TIPO 923
Las juntas tipo 923 son las más usadas en los intercambiadores de calor. Pueden
ser fabricadas con las más diversas formas, tamaños y con divisiones para
intercambiadores de varios pasajes. El sellado primario es obtenido en el diámetro
interno, donde existe la superposición de los materiales. En este punto, el espesor es
mayor antes del aplastamiento y la junta más densa después del apriete, produciendo
169
un mayor escurrimiento del material y favoreciendo el sellado. El lado externo de la
junta, que también posee espesor mayor, actúa como sellado secundario. La parte
central de la junta no participa decisivamente en el sellado. La Figura 8.6 muestra
como la junta debe ser instalada en bridas lengüeta y ranura.
Figura 8.6
Para elevar la sellabilidad de la junta un resalto de 0.4 mm (1/64") de altura por 3.2
mm (1/8") de ancho puede ser maquinado en la cara del intercambiador para actuar
como sello en el lado opuesto a la doble camisa, donde el espesor de la junta es
menor. La Figura 8.7 muestra la disposición de la junta instalada en la brida lengüeta
y ranura con resalte.
Resalte
Figura 8.7
170
6.4. MATERIALES
Las juntas para intercambiadores de calor pueden ser fabricadas en la mayoría
de los metales disponibles en chapas de 0.4 mm a 0.5 mm de espesor. Para la
selección del material de la camisa externa se debe tener en consideración las
condiciones de operación y el fluido a ser sellado. Consultar el Capitulo 6 de este
libro al especificar los materiales para la camisa metálica.
El material de relleno mas usado es el Grafito Flexible, que estando totalmente
encapsulado por el metal tiene su oxidación bastante reducida inclusive en
temperaturas elevadas. El PTFE sinterizado también puede ser usado como relleno
cuando el fluido no fuera compatible con el Graflex ®.
En los proyectos más antiguos el relleno especificado era el Cartón de
Amianto, que en razón de los problemas ambientales relacionados al Amianto, tiene
un uso cada vez mas limitado.
6.5. JUNTAS FABRICADAS EN UNA SOLA PIEZA
La construcción más tradicional de las juntas de doble camisa para
intercambiadores de calor, es la fabricación en una sola pieza, conforme se muestra
en la Figura 8.8. En esta construcción existe un radio de curvatura entre las divisiones
y el anillo externo.
Los radios de curvatura mínimos están mostrados en la Tabla 8.1. Radios
menores pueden provocar fisuras en el material, disminuyendo la capacidad de sellado
de la junta.
Figura 8.8
171
6.6. JUNTAS CON DIVISIONES SOLDADAS
Las juntas con divisiones soldadas, eliminan uno de los grandes problemas de
las juntas de una sola pieza, que son las fisuras en la región de los radios de curvatura,
según se muestra en la Figura 8.8.
En virtud de las tensiones, se producen fisuras en los radios de curvatura,
permitiendo el pasaje del fluido. El sellado primario y secundario según se mostró
anteriormente, no existe, quedando el sellado limitado al sellado secundario.
Además de las fisuras, estas juntas poseen área mayor en la región de
curvatura, reduciendo la presión de aplastamiento y la sellabilidad.
Para evitar los puntos débiles causados por las fisuras en los radios de
curvatura, fue desarrollada una junta para intercambiador de calor con las divisiones
soldadas, que asegura el sellado primario y secundario en toda la junta, según se
muestra en la Figura 8.9. La sellabilidad de la junta es considerablemente mayor,
reduciendo riesgos de pérdidas para el medio ambiente.
Las divisiones deben asegurar el sellado entre los pasajes del intercambiador
de calor. En el sistema de divisiones soldadas, existe una pequeña pérdida que
reducirá en un valor despreciable la eficiencia del intercambiador, no ofreciendo
riesgos al medio ambiente.
La fijación de las divisiones esta hecha por dos puntos de soldadura en cada
extremidad. De esta forma, hay una completa fijación de la división al anillo externo,
sin perjudicar el sellado primario y secundario. Estos puntos de soldadura son
ejecutados de manera de no crear regiones más resistentes al aplastamiento, tornando
el ajuste uniforme en todo el perímetro de la junta.
Figura 8.9
172
6.7. DIMENSIONAMENTO
El Anexo 8.1 muestra las formas más usuales de juntas para intercambiadores
de calor. Las dimensiones consideradas normales son:
•
Ancho de la junta (B): 10,12 y 13, 16, 20 y 25 mm
•
Ancho de las divisiones (C): 10,12 y 13 mm
•
Espesor (E): 3,2 mm (1/8 pulgada)
•
Radios de curvatura: según tabla 8.1
•
Huelgo de montaje: 3,2 mm (1/8") entre la junta y su alojamiento para permitir el
montaje y correcto aplastamiento.
Tabla 8.1
Radios de Curvatura
Material de la junta
Alumminio
Cobre
Acero al Carbono
Acero Inoxidable
Níquel
Radio de concordancia mínimo - mm
6
8
10
12
10
6.8. TOLERANCIAS DE FABRICACION
Las tolerancias deben obedecer las recomendaciones mostradas en la Tabla 8.2
y Figura 8.10.
Tabla 8.2
Tolerancias de Fabricación
Tolerancia - mm
Característica
Diámetro externo (A)
Ovalizacion del diámetro
externo
± 1.6 (médio)
± 1.6
4.0
1.6
Juntas sin divisiones
Juntas con divisiones
Juntas sin divisiones
Juntas con divisiones
Ancho (B)
Espesor (E)
Cierre (S)
Ancho de las divisiones (C)
Posicionamiento de las
divisiones (F)
+0.0, -0.8
+0.6, -0.0
Igual ou mayor que 3
+0.0, -0.8
± 0.8
173
Figura 8.10
6.9. SOLDADURA DE LAS DIVISIONES
La soldadura de las divisiones debe ser realizada de tal forma que no se
proyecte mas allá de la superficie de la junta, según se muestra en la Figura 8.11.
Figura 8.11
174
7.
JUNTAS TIPO 927 PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR
Las juntas para intercambiadores de calor tipo 927 (Figura 8.11) están
constituidas por una junta 923, con cobertura en ambas caras de sellado con cinta
corrugada de Grafito Flexible Graflex® tipo TJH, según se muestra en la Figura 8.12.
El material de relleno de la junta también es Graflex®. La construcción de la junta 923
se muestra en la sección 6 de este Capítulo, con las divisiones soldadas.
La cobertura de Graflex ® aumenta sensiblemente la sellabilidad de la junta,
principalmente si las bridas no estuvieran en perfecto estado, lo que es muy común en
este tipo de equipamiento.
Las juntas Metalbest Tipo 927 reúnen la mejor sellabilidad de las juntas con
divisiones soldadas, y relleno de Graflex ® y la capacidad de tolerar imperfecciones
proporcionada por la cinta de TJH, solucionando muchos problemas de sellado hasta
entonces considerados crónicos. Es recomendable usar este tipo de junta siempre que
las condiciones operacionales lo permitan.
Figura 8.12
175
Anexo 8.1
Formatos de Juntas para Intercambiadores de Calor
176
Anexo 8.1 (Continuación)
Formatos de Juntas para Intercambiadores de Calor
177
178
CAPÍTULO
9
JUNTAS METALICAS
1.
DEFINICION
Son juntas metálicas sólidas. Esto es, sin relleno de materiales blandos. Pueden
ser divididas en dos categorías principales: planas y Ring- Joint.
Figura 9.1
2.
JUNTAS METALICAS PLANAS
Definidas como juntas de espesor relativamente pequeño, cuando lo
comparamos con el ancho. Son normalmente fabricadas a partir de una chapa
metálica, con la superficie de sellado maquinada o no.
Como el sellado es obtenido por aplastamiento, la presión en la superficie de la
junta debe ser mayor que la tensión de escurrimiento de su material. Por esta razón,
los materiales y acabados de las bridas y de la junta deben ser cuidadosamente
179
compatibilizados. La dureza del material de la junta debe ser siempre menor que la
del material de la brida, para no dañarla.
3.
MATERIALES
Cualquier metal disponible en chapas que puedan ser cortadas, maquinadas o
estampadas, puede ser usado. El tamaño de las juntas esta limitado por las chapas,
siendo necesario soldarlas para conseguir dimensiones mayores.
Las recomendaciones del Capitulo 6 de este libro, deben ser observadas al
especificar el material de las juntas.
4.
ACABADO DE LA SUPERFICIE DE SELLADO
Para un mejor desempeño, se recomienda el uso de bridas con acabado liso. La
rugosidad debe ser, lo máximo de 1.6 µm Ra (63 µpul). En ninguna circunstancia, el
acabado debe exceder a 3.2 µm Ra (125 µpul).
Rayaduras o marcas radiales en la brida o en la junta son prácticamente
imposibles de sellar con juntas metálicas sólidas.
5.
TIPOS DE JUNTAS METALICAS PLANAS
5.1. TIPO 940
Son lisas y pueden ser fabricadas proteicamente en cualquier formato
(Figura 9.2). Son usadas cuando no es necesaria compresibilidad para compensar
dasalineamientos, deformaciones o irregularidades superficiales, y cuando existe
fuerza en los bulones suficiente para su aplastamiento. Sus aplicaciones típicas son
bonetes de válvulas, intercambiadores de calor, prensas hidráulicas y bridas lengüeta
y ranura.
Figura 9.2
180
Estas juntas, dependiendo de la aleación o metal usado en su fabricación,
poseen elevada capacidad de resistencia al aplastamiento. Los valores de las presiones
de aplastamiento máxima y mínima, en temperatura ambiente para diversos materiales
se muestran en la Tabla 9.1.
El ancho de la superficie de sellado de la junta, debe ser, por lo menos, 1.5
veces su espesor.
Tabla 9.1
Presión de aplastamiento para Juntas Tipo 940
Material
Hierro Dulce
AISI 1006/1008
AISI 1010/1020
AISI 304/316/321
AISI 309
Níquel
Cobre
Aluminio
Presión de aplastamiento
(MPa)
Mínima
235
235
265
335
400
190
135
70
Máxima
525
525
600
750
900
510
300
140
5.2. TIPO 941
Junta plana con ranuras concéntricas (Figura 9.3). Combina las ventajas de la
junta 940, con un área de contacto reducida, elevando la presión de aplastamiento.
Usada cuando es necesaria una junta de metal sólido y la fuerza de aplastamiento
disponible no es suficiente para sellar una junta tipo 940. Espesor mínimo de
fabricación: 1.2 mm.
Figura 9.3
181
5.3. TIPO 943
Se las condiciones operacionales requieren el uso del tipo 941, mas las bridas
precisan ser protegidas, la junta puede tener camisa metálica doble (Figura 9.4).
Figura 9.4
5.4. TIPO 900
Son juntas corrugadas metálicas (Figura 9.5). Son usadas en aplicaciones de
baja presión donde haya limitación de peso y espacio. El espesor de la chapa debe ser
de 0.2 mm a 1.0 mm, dependiendo del metal y paso del corrugado. En virtud del
pequeño espesor de la chapa y del corrugado, la fuerza para aplastar la junta es bien
reducida, si se la compara con las juntas tipo 940 y 941. Es necesario un mínimo de 3
corrugaciones para obtener un sellado satisfactorio. Una pequeña parte plana en los
diámetros internos y externos es recomendable para reforzar la junta. El paso del
corrugado puede variar entre 1.1 mm y 6.4 mm. El espesor total de la junta es de 40%
a 50% del paso. El limite de temperatura esta determinado por el metal usado. Presión
máxima: 35 bar (500 psi ).
Figura 9.5
182
5.5. TIPO 905
Es una junta tipo 900 con una lámina de Grafito Flexible Graflex® pegada en
ambos lados del corrugado (Figura 9.6). El espesor del metal es de 0.4 mm a 0.5 mm
y el paso del corrugado, 4 mm, 5 mm o 6 mm. Por ser una junta que atiende las
exigencias “Fire Safe” es muy empleada en fluidos inflamables.
Figura 9.6
Puede también ser fabricada con empaquetadura de Fibra Cerámica o de Amianto
(Figura 9.7) para uso en tuberías de grandes diámetros de gases de combustión o de
Alto Horno, en temperaturas elevadas y baja presión.
Figura 9.7
183
6.
RING-JOINTS
Son anillos metálicos maquinados de acuerdo con padrones establecidos por la
American Petroleum Institute (API) y American Society of Mechanical Engineers
(ASME), para aplicaciones en elevadas presiones y temperaturas. Una aplicación
típica de los Ring-Joints es en los “Árboles de Navidad” (Christmas-Tree) usadas en
los campos de producción de petróleo ( Figura 9.8 ).
El sellado se obtiene en una línea de contacto, por acción de cuña, causando
elevadas presiones de aplastamiento y, de esta forma, forzando al material a escurrir
en esta región. La pequeña área de sellado, con alta presión de contacto, resulta de
gran confiabilidad. En tanto, las superficies de contacto de la junta y de la brida deben
ser cuidadosamente maquinadas y acabadas. Algunos tipos son activados por la
presión, esto es, cuando mayor es la presión mejor será la sellabilidad.
Figura 9.8
184
6.1. MATERIALES
Los materiales deben ser forjados o laminados. Fundidos no deben ser usados.
La Tabla 9.2 muestra los materiales padronizados por la Norma ASME B 16.20 y API
6A para Ring-Joints.
Tabla 9.2
Dureza Máxima y Temperatura de los Ring-Joints
Dureza Máxima Dureza Máxima
Brinell
Rockwell B
Hierro dulce
90
56
Acero Carbono
120
68
AISI 502
130
72
AISI 410
170
86
AISI 304
160
83
AISI 316
160
83
AISI 347
160
83
Monel
125
70
Níquel
120
68
Cobre
Material
Temperatura
Máxima °C
538
538
649
704
nota c
nota c
nota c
nota c
nota c
nota c
Código
D
S
F5
S410
S304
S306
S347
M
N
CU
NOTAS:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Dureza Brinell medida con carga de 3.000kg, excepto para el acero dulce, medida con
500kg.
Dureza Rockwell medida con carga de 100kg y esfera de 1/16" de diámetro.
Temperatura máxima de servicio de acuerdo con ASME B16.20 para tipos 950 y 951. Para
los tipos BX y RX, a temperatura máxima es de 121°C.
La temperatura máxima depende de las condiciones operacionales.
De acuerdo con la Norma API 6 A los anillos de hierro dulce y de acero al Carbono deben ser
cadmiados con una camada de 0,0002" a 0,0005".
El código de cada material esta grabado en la junta al lado de la referencia de su tamaño,
según indicado en las Normas API 6A y ASME B16.20.
6.2. ACABADO SUPERFICIAL
Las superficies de contacto de las bridas y de las juntas, deben tener la rugosidad
máxima de 1.6 µm R a (63 µpul R a), sin marcas de herramientas, surcos u otras
irregularidades.
185
6.3. DUREZA
Se recomienda que la dureza de la junta sea siempre menor que la de la brida,
para no dañarla. Esta diferencia debe ser por lo menos, 30 HB. Cuando los materiales
de la junta y de la brida tuvieran dureza similar, es necesario hacer un tratamiento
térmico a la junta, para dejarla con la menor dureza posible.
6.4. DIMENSIONAMIENTO Y TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN
Al especificar la aplicación de Ring-Joints, se recomienda seguir las
indicaciones de las normas abajo relacionadas, que suministran las dimensiones,
tolerancias y tablas de aplicación.
•
ASME B16.5 – Steel Pipe-Line Flanges
•
ASME B16.20 – Metallic Gaskets for Pipe Flanges
•
ASME B16.47 – Steel Pipe-Line Flanges
•
API 6A – Specification for Wellhead Equipment.
•
API 6B – Specification for Wellhead Equipment.
•
API 6D – Steel Gate, Plug, Ball and Check Valves for Pipe-Line Service.
En el final de este capitulo, los Anexos 9.1, 9.2 y 9.3 presentan las
dimensiones y tolerancias de los anillos según la Norma ASME B16.20.
6.5. TIPOS DE ANILLOS RING-JOINT
6.5.1. TIPO 950
Es el tipo que fue padronizado originalmente (Figura 9.9). Desarrollos
posteriores resultaron en otras formas. Si las bridas fueron proyectadas usando las
versiones más antiguas de las normas con canal oval de alojamiento del Ring Joint,
entonces debe ser usado solamente el tipo 950.
Figura 9.9
186
6.5.2. TIPO 951
Anillo de sección octogonal (Figura 9.10). Posee mayor eficiencia de sellado,
su uso es el más recomendado en los nuevos proyectos. Las bridas fabricadas por las
versiones más recientes de las normas ASME (ANSI) y API, poseen canal con perfil
proyectado para recibir los tipos 950 y 951.
Figura 9.10
6.5.3. TIPO RX
Posee forma especialmente proyectada para usar la presión interna como
auxilio al sellado (Figura 9.11). La cara externa de la junta hace el contacto inicial con
la brida haciendo el aplastamiento y sellado. A medida que la presión interna de la
línea o equipamiento, aumenta, lo mismo pasa con la fuerza de contacto entre la junta
y la brida, elevando de esta forma, la eficiencia del sellado. Esta característica de
proyecto, torna este tipo más resistente a las vibraciones que se producen durante la
perforación y elevaciones súbitas de presión y choque, comunes en los trabajos en
campos de petróleo. El tipo RX es totalmente intercambiable con los tipos 950 y 951,
usando el mismo tipo de canal de alojamiento en la brida y numero de referencia.
Figura 9.11
187
6.5.4. TIPO BX
Posee sección cuadrada con cantos chaflanados (Figura 9.12). Proyectado para
empleo solamente en bridas API 6BX, en presiones de 2000 a 20000 psi. El diámetro
medio de la junta es ligeramente mayor que el del alojamiento en la brida. Asimismo,
la junta al ser montada, queda pre-comprimida por el diámetro externo, creando el
efecto de elevación de sellado, con el aumento de presión de operación. Las
conexiones que usan juntas tipo BX, poseen pequeña interferencia. La junta es
efectivamente “estampada” por los alojamientos de las bridas, no pudiendo ser
reutilizada.
Figura 9.12
6.5.5. OTROS TIPOS
Existen otros diversos tipos de juntas metálicas, de aplicaciones bastante
restringidas, como, por ejemplo, los tipos lente, delta y Bridgeman, que están fuera
del objetivo de este libro.
188
Anexo 9.1
Dimensiones Ring-Joints tipo 950 y 951 en pulgadas
Número
del
Anillo
R-11
R-12
R-13
R-14
R-15
R-16
R-17
R-18
R-19
R-20
R-21
R-22
R-23
R-24
R-25
R-26
R-27
R-28
R-29
R-30
R-31
R-32
R-33
R-34
R-35
Diámetro
Medio
P
1.344
1.563
1.688
1.750
1.875
2.000
2.250
2.375
2.563
2.688
2.844
3.250
3.250
3.750
4.000
4.000
4.250
4.375
4.500
4.625
4.875
5.000
5.188
5.188
5.375
Ancho
A
0.250
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.438
0.313
0.438
0.438
0.313
0.438
0.438
0.500
0.313
0.438
0.438
0.500
0.313
0.438
0.438
Altura del Anillo
Oval
Octogonal
B
H
0.44
0.38
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.69
0.63
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.75
0.69
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.75
0.69
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
189
Ancho
C
0.170
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.305
0.206
0.305
0.305
0.206
0.305
0.305
0.341
0.206
0.305
0.305
0.341
0.206
0.305
0.305
Radio del
Anillo
R1
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
Anexo 9.1 (Continuación)
Dimensiones Ring-Joints tipo 950 y 951 en pulgadas
Numero
del
Anillo
R-36
R-37
R-38
R-39
R-40
R-41
R-42
R-43
R-44
R-45
R-46
R-47
R-48
R-49
R-50
R-51
R-52
R-53
R-54
R-55
R-56
R-57
R-58
R-59
R-60
R-61
R-62
R-63
R-64
R-65
R-66
R-67
R-68
R-69
R-70
R-71
R-72
R-73
R-74
Diámetro
Médio
P
5.875
5.875
6.188
6.375
6.750
7.125
7.500
7.625
7.625
8.313
8.313
9.000
9.750
10.625
10.625
11.000
12.000
12.750
12.750
13.500
15.000
15.000
15.000
15.625
16.000
16.500
16.500
16.500
17.875
18.500
18.500
18.500
20.375
21.000
21.000
21.000
22.000
23.000
23.000
Ancho
A
0.313
0.438
0.625
0.438
0.313
0.438
0.750
0.313
0.438
0.438
0.500
0.750
0.313
0.438
0.625
0.875
0.313
0.438
0.625
1.125
0.313
0.438
0.875
0.313
1.250
0.438
0.625
1.000
0.313
0.438
0.625
1.125
0.313
0.438
0.750
1.125
0.313
0.500
0.750
Altura del Anillo
Oval
Octogonal
B
H
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
0.69
0.63
0.56
0.50
0.69
0.63
1.00
0.94
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.75
0.69
1.00
0.94
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.13
1.06
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.44
1.38
0.56
0.50
0.69
0.63
1.13
1.06
0.56
0.50
1.56
1.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.31
1.25
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.44
1.38
0.56
0.50
0.69
0.63
1.00
0.94
1.44
1.38
0.56
0.50
0.75
0.69
1.00
0.94
190
Ancho
C
0.206
0.305
0.413
0.305
0.206
0.305
0.485
0.206
0.305
0.305
0.341
0.485
0.206
0.305
0.413
0.583
0.206
0.305
0.413
0.780
0.206
0.305
0.583
0.206
0.879
0.305
0.413
0.681
0.206
0.305
0.413
0.780
0.206
0.305
0.485
0.780
0.206
0.341
0.485
Radio del
Anillo
R1
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
Anexo 9.1 (Continuación)
Dimensiones Ring-Joints Tipo 950 y 951 en pulgadas
Número
del
Anillo
R-74
R-75
R-76
R-77
R-78
R-79
R-80
R-81
R-82
R-84
R-85
R-86
R-87
R-88
R-89
R-90
R-91
R-92
R-93
R-94
R-95
R-96
R-97
R-98
R-99
R-100
R-101
R-102
R-103
R-104
R-105
Diámetro
Medio
P
23.000
23.000
26.500
27.250
27.250
27.250
24.250
25.000
2.250
2.500
3.125
3.563
3.938
4.875
4.500
6.125
10.250
9.000
29.500
31.500
33.750
36.000
38.000
40.250
9.250
29.500
31.500
33.750
36.000
38.000
40.250
Ancho
A
0.750
1.250
0.313
0.625
1.000
1.375
0.313
0.563
0.438
0.438
0.500
0.625
0.625
0.750
0.750
0.875
1.250
0.438
0.750
0.750
0.750
0.875
0.875
0.875
0.438
1.125
1.250
1.250
1.250
1.375
1.375
Altura del Anillo
Oval
Octogonal
B
H
1.00
0.94
1.56
1.50
0.56
0.50
0.88
0.81
1.31
1.25
1.75
1.63
0.50
0.75
0.63
0.63
0.69
0.81
0.81
0.94
0.94
1.06
1.50
0.69
0.63
0.94
0.94
0.94
1.06
1.06
1.06
0.63
1.38
1.50
1.50
1.50
1.63
1.63
Ancho
C
0.485
0.879
0.206
0.413
0.681
0.977
0.206
0.377
0.305
0.305
0.341
0.413
0.413
0.485
0.485
0.583
0.879
0.305
0.485
0.485
0.485
0.583
0.583
0.583
0.305
0.780
0.879
0.879
0.879
0.977
0.977
Radio del
Anillo
R1
0.06
0.09
0.06
0.06
0.09
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
Tolerancias:
• Diámetro medio P: ±0.007"
• Ancho A: ±0.007"
• Altura B y H: +0.05" o -0.02". La variación de la altura en todo el perímetro del
anillo no puede exceder de 0.02"
• Ancho C: ±0.008"
• Radio R: ±0.02"
• Angulo de 23o : ± 0.5o.
191
Anexo 9.1 (Continuación)
Tabla de aplicación de los anillos 950 y 951
Número
del anillo
R
R-11
R-12
R-13
R-14
R-15
R-16
R-17
R-18
R-19
R-20
R-21
R-22
R-23
R-24
R-25
R-26
R-27
R-28
R-29
R-30*
R-31
R-32
R-33
R-34
R-35
R-36
R-37
R-38
R-39
R-40
R-41
R-42
R-43
R-44
R-45
R-46
R-47
R-48
R-49
R-50
R-51
R-52
R-53
R-54
R-55
R-56
R-57
R-58
150
Clase de presión y diámetro nominal
ASME B16.5
ASME B16.47 Série A
API 6B
300
720 2000 3000 5000 150
300
900
1500 2500
900
600
960
600
½
½
½
½
¾
¾
¾
1
1
1
1
¾
1
1
1
1
1¼
1¼
1¼
1
1¼
1¼
1¼
1¼
1½
1½
1½
1½
1½
1½
1½
2
2
2
2
2½
2½
1¼
1½
1¼
2
1½
2
2
2
2½
2½
2½
2
2½
2½
2½
2½
3
3
3
3
3
3
3
3
3½
3½
3
3
4
4
4
4
4
4
3½
4
4
4
5
5
5
5
5
5
6
6
6
5
6
5
5
6
6
6
6
6
8
8
8
8
8
8
8
8
8
10
10
10
10
10
10
10
10
10
12
12
12
12
12
* Solamente para bridas superpuestas (lapped joint)
192
12
12
12
12
Anexo 9.1 (Continuación)
Tabla de aplicación de los anillos 950 y 951
Número
del anillo
R
R-59
R-60
R-61
R-62
R-63
R-64
R-65
R-66
R-67
R-68
R-69
R-70
R-71
R-72
R-73
R-74
R-75
R-76
R-77
R-78
R-79
R-80
R-81
R-82
R-84
R-85
R-86
R-87
R-88
R-89
R-90
R-91
R-92
R-93
R-94
R-95
R-96
R-97
R-98
R-99
R-100
R-101
R-102
R-103
R-104
R-105
150
Clase de presión y diámetro nominal
ASME B16.5
ASME B16.47 Série A
API 6B
300
720 2000 3000 5000 150
300
900
1500 2500
900
600
960
600
14
12
14
14
14
14
14
14
14
14
16
16
16
16
16
16
16
16
16
18
18
18
18
18
18
18
18
18
20
20
20
20
20
20
20
20
20
24
24
24
24
24
24
22
22
1
1½
2
2½
3
4
3½
5
10
26
28
30
32
34
36
8
8
26
28
30
32
34
36
193
Anexo 9.2
Dimensiones Ring-Joints tipo RX en pulgadas
Número
del
anillo
Diámetro
externo
OD
Ancho
A
Ancho
C
Ancho
CH
Ancho
H
RX-20
RX-23
RX-24
RX-25
RX-26
RX-27
RX-31
RX-35
RX-37
RX-39
RX-41
RX-44
RX-45
RX-46
RX-47
RX-49
RX-50
RX-53
RX-54
RX-57
RX-63
RX-65
RX-66
3.000
3.672
4.172
4.313
4.406
4.656
5.297
5.797
6.297
6.797
7.547
8.047
8.734
8.750
9.656
11.047
11.156
13.172
13.281
15.422
17.391
18.922
18.031
0.344
0.469
0.469
0.344
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.531
0.781
0.469
0.656
0.469
0.656
0.469
1.063
0.469
0.656
0.182
0.254
0.254
0.182
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.263
0.407
0.254
0.335
0.254
0.335
0.254
0.582
0.254
0.335
0.125
0.167
0.167
0.125
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.188
0.271
0.167
0.208
0.167
0.208
0.167
0.333
0.167
0.208
0.750
1.000
1.000
0.750
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.125
1.625
1.000
1.250
1.000
1.250
1.000
2.000
1.000
1.250
194
Radio Orificio
R
D
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
-
Anexo 9.2 (Continuación)
Dimensiones para Ring-Joints tipo RX en pulgadas
Número
del
anillo
Diámetro
externo
OD
Ancho
A
Ancho
C
Ancho
CH
Ancho
H
Raio
R
Orificio
D (1)
RX-69
RX-70
RX-73
RX-74
RX-82
RX-84
RX-85
RX-86
RX-87
RX-88
RX-89
RX-90
RX-91
RX-99
RX-201
RX-205
RX-210
RX-215
21.422
21.656
23.469
23.656
2.672
2.922
3.547
4.078
4.453
5.484
5.109
6.875
11.297
9.672
2.026
2.453
3.844
5.547
0.469
0.781
0.531
0.781
0.469
0.469
0.531
0.594
0.594
0.688
0.719
0.781
1.188
0.469
0.226
0.219
0.375
0.469
0.254
0.407
0.263
0.407
0.254
0.254
0.263
0.335
0.335
0.407
0.407
0.479
0.780
0.254
0.126
0.120
0.213
0.210
0.167
0.271
0.208
0.271
0.167
0.167
0.167
0.188
0.188
0.208
0.208
0.292
0.297
0.167
0.057
0.072 (2)
0.125 (2)
0.167 (2)
1.000
1.625
1.250
1.625
1.000
1.000
1.000
1.125
1.125
1.250
1.250
1.750
1.781
1.000
0.445
0.437
0.750
1.000
0.06
0.09
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.09
0.06
0.02 (3)
0.02 (3)
0.03 (3)
0.06 (3)
0.06
0.06
0.06
0.09
0.09
0.12
0.12
0.12
0.12
-
Notas:
1. Para los anillos de RX-82 a RX-91 es necesario apenas un orificio de
ecualización de presión, localizado en el punto medio del ancho C.
2. La Tolerancia de estas dimensiones es +0, -0.015.
3. La Tolerancia de estas dimensiones es +0.02, - 0.
Tolerancias:
•
Diámetro externo OD: +0.020, -0.
•
Ancho A: +0.008, -0. La variación del ancho en todo el perímetro del anillo no
puede exceder de 0.004.
•
Ancho C: +0.006, -0.
•
Altura CH: +0, -0.03.
•
Altura H: +0.008, -0. La variación de la altura en todo el perímetro del anillo no
puede exceder de 0.004.
•
Radio R: ± 0.02.
•
Angulo de 23o : ± 0.5o.
•
Orificio D: ±0.02.
195
Anexo 9.2 (Continuación)
Tabla de aplicación de los anillos RX
Número del
anillo RX
RX-20
RX-23
RX-24
RX-25
RX-26
RX-27
RX-31
RX-35
RX-37
RX-39
RX-41
RX-44
RX-45
RX-46
RX-47
RX-49
RX-50
RX-53
RX-54
RX-57
RX-63
RX-65
RX-66
RX-69
RX-70
RX-73
RX-74
RX-82
RX-84
RX-85
RX-86
RX-87
RX-88
RX-89
RX-90
RX-91
RX-99
RX-201
RX-205
RX-210
RX-215
Clase de Presión y Diámetro Nominal - API 6B
2900
720 - 960 - 2000
3000
5000
1½
1½
1½
2
2
2
3 1/8
2½
2½
2½
3
3
3
4
4
4
5
5
5
6
6
6
8
8
8
8
10
10
10
12
12
14
16
16
18
18
20
20
1
1½
2
2½
3
4
3½
5
10
8
8
1 3/8
1 13/16
2 9/16
4 1/16
196
Anexo 9.3
Dimensiones para Ring-Joints tipo BX en pulgadas
Número Diámetro
del anillo Nominal
BX
BX-150
1 11/16
1 13/16
BX-151
BX-152
2 1/16
BX-153
2 9/16
BX-154
3 1/16
BX-155
4 1/16
7 1/16
BX-156
BX-157
9
BX-158
11
BX-159
13 5/8
BX-160
13 5/8
BX-161
16 5/8
BX-162
16 5/8
BX-163
18 3/4
BX-164
18 3/4
BX-165
21 1/4
BX-166
21 1/4
BX-167
26 3/4
BX-168
26 3/4
BX-169
5 1/8
BX-170
6 5/8
BX-171
8 9/16
BX-172
11 5/32
30
BX-303
Ancho
OD
Ancho
H
Ancho
A
Ancho
ODT
Raio
C
Orificio
D (1)
2.842
3.008
3.334
3.974
4.600
5.825
9.367
11.593
13.860
16.800
15.850
19.347
18.720
21.896
22.463
24.595
25.198
29.896
30.128
6.831
8.584
10.529
13.113
33.573
0.366
0.379
0.403
0.448
0.488
0.560
0.733
0.826
0.911
1.012
0.938
1.105
0.560
1.185
1.185
1.261
1.261
1.412
1.412
0.624
0.560
0.560
0.560
1.494
0.366
0.379
0.403
0.448
0.488
0.560
0.733
0.826
0.911
1.012
0.541
0.638
0.560
0.684
0.968
0.728
1.029
0.516
0.632
0.509
0.560
0.560
0.560
0.668
2.790
2.954
3.277
3.910
4.531
5.746
9.263
11.476
13.731
16.657
15.717
19.191
18.641
21.728
22.295
24.417
25.020
29.696
29.928
6.743
8.505
10.450
13.034
33.361
0.314
0.325
0.346
0.385
0.419
0.481
0.629
0.709
0.782
0.869
0.408
0.482
0.481
0.516
0.800
0.550
0.851
0.316
0.432
0.421
0.481
0.481
0.481
0.457
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.12
0.12
0.12
0.12
0.12
0.12
0.06
0.12
0.12
0.12
0.12
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
197
Anexo 9.3 (Continuación)
Dimensiones para Ring-Joints Tipo BX en pulgadas
1. Para todos los anillos es necesario apenas un orificio de ecualización de presión,
localizado en el punto medio del ancho C.
Tolerancias:
•
Diámetro externo OD: +0, -0.005.
•
Altura H: +0.008, -0. La variación de la altura en todo el perímetro del anillo no
puede exceder de 0.004.
•
Ancho A: +0.008, -0. La variación del ancho en todo el perímetro del anillo no
puede exceder de 0.004.
•
Diámetro ODT: ± 0.002.
•
Ancho C: +0.006, -0.
•
Orificio D: ±0.02.
•
Altura CH: +0, -0.03.
•
Radio R: de 8% a 12% de la altura del anillo H.
•
Angulo de 23o : ± 0.25o.
Tabla de aplicación de los anillos BX
Número del
anillo BX
BX-150
BX-151
BX-152
BX-153
BX-154
BX-155
BX-156
BX-157
BX-158
BX-159
BX-160
BX-161
BX-162
BX-163
BX-164
BX-165
BX-166
BX-167
BX-168
BX-169
BX-170
BX-171
BX-172
BX-303
2 000
Clase de Presión y Diámetro Nominal - API 6BX
3 000
5 000
10 000
15 000
20 000
1 11/16
1 11/16
1 13/16
1 13/16
1 13/16
2 1/16
2 1/16
2 1/16
2 9/16
2 9/16
2 9/16
3 1/16
3 1/16
3 1/16
4 1/16
4 1/16
4 1/16
7 1/16
7 1/16
7 1/16
9
9
9
11
11
11
13 5/8
13 5/8
13 5/8
13 5/8
16 ¾
16 ¾
16 ¾
16 ¾
18 ¾
18 ¾
18 ¾
21 1/4
21 1/4
26 ¾
26 ¾
5 1/8
6 5/8
8 9/16
11 5/32
30
30
198
6 5/8
8 9/16
11 5/32
CAPÍTULO
10
JUNTAS CAMPROFILE
1.
INTRODUCCION
Con el avance tecnológico de los procesos, son exigidas juntas para
aplicaciones en condiciones cada vez más rigurosas, obligando al desarrollo de
nuevos productos para atender estas exigencias. El tipo de junta considerado
clásico para uso en intercambiadores de calor es llamado “Doble Camisa
Metálica” (Teadit Tipo 923), que consiste en un relleno blando revestido por
una doble camisa metálica, según se muestra en la Figura 8.6.
Una de las características de las juntas para intercambiadores de calor
es que son fabricadas bajo pedido. Como estos elementos son construidos para
atender las condiciones especificas de intercambio térmico del proceso, no
existen dimensiones y formatos padronizados.
Uno de los requisitos para que una junta pueda ser usada con presiones
elevadas es resistir a los torques elevados, necesarios para conseguir un sellado
adecuado. Las juntas “Doble Camisa Metálica” en razón de su construcción,
con un relleno blando, poseen buena capacidad de acomodarse a las
irregularidades de las bridas. En tanto, esta característica va en detrimento de
199
una mayor resistencia al aplastamiento, no siendo, por lo tanto, recomendables
para trabajos con presiones de aplastamiento mayores a 250 MPa (36000 psi ).
Una de las alternativas para presiones de trabajo elevadas es el uso de
las juntas metálicas planas (Teadit Tipo 940), mostrada en la Figura 9.2. Las
juntas tipo 940 presentan diversos problemas para su fabricación e instalación.
Este tipo de junta es muy sensible a cualquier daño en las bridas, en especial
surcos o fallas radiales.
Al estar fabricadas con un metal o liga maciza es evidente la dificultad en
escurrir él material para rellenar las irregularidades normales de las bridas. Las
dimensiones, muchas veces también obligan a soldar la junta, creando puntos de
dureza elevada. Estos puntos pueden dañar las bridas o no permitir el
aplastamiento uniforme de la junta.
Para superar los problemas de las juntas macizas planas, una alternativa
es el empleo de juntas macizas dentadas (tipo diente de sierra), Teadit Tipo
941, según se muestra en la Figura 9.3.
Las juntas dentadas poseen las mismas características de resistencia a
elevadas presiones de trabajo. La forma dentada permite un mejor aplastamiento
y crea un efecto de laberinto en la superficie de sellado. Al mismo tiempo que
poseen un buen desempeño del punto de vista del sellado, el dentado puede
provocar surcos en las bridas.
Combinando las características de las juntas macizas y la excelente
sellabilidad del Grafito Flexible (Graflex ®) y del PTFE Expandido Quimflex
2 4 B B ® , f u e r o n d e s a r r o l l a d a s l a s j u n t a s C a m p r o f i l e , Te a d i t Ti p o 9 4 2 .
Constituidas por un núcleo metálico dentado cubierto con una fina película de
Graflex ® o Quimflex 24BB ®, según se muestra en la Figura 10.1
Figura 10.1
200
Las juntas Teadit Camprofile ofrecen las siguientes ventajas:
• presión de trabajo máxima de hasta 250 bar
• temperatura máxima de hasta 650 oC
• amplia faja de aplicación
• menos sensibles a las irregularidades en las bridas
El perfil metálico dentado permite alcanzar elevadas presiones de
aplastamiento con bajo torque en los espárragos. La fina película de Graflex ® o
Quimflex 24BB ® rellena las irregularidades y evita que el dentado marque la
superficie de las bridas. El efecto de laberinto también es acentuado por el Graflex®
o Quimflex 24BB ®, creando un sellado que alía la resistencia de una junta metálica
con la sellabilidad de estos dos materiales.
2. MATERIALES
2.1. NUCLEO METALICO
El material del núcleo debe ser especificado de acuerdo con la compatibilidad
química del fluido y con la temperatura de operación. Es recomendable que el núcleo
sea fabricado con el mismo material del equipo para evitar corrosión y problemas
de expansión diferencial. Seguir las recomendaciones de los Capítulos 2 y 6.
2.2. COBERTURA DE SELLADO
El material mas usado en la cobertura de sellado es el Grafito Flexible
Graflex® En situaciones donde el Graflex no es recomendado el núcleo es cubierto
por una película de PTFE Expandido Quimflex ®. Los límites de operación para los
materiales de cobertura están relacionados en la Tabla 10.1.
Tabla 10.1
Límites de Presión y Temperatura
Material
Graflex®
Quimflex®
Temperatura
o
C
min
max
-240
650
-240
270
Presión de operación
bar
max
250
100
Para atmósferas oxidantes el límite de temperatura para el Graflex es de 450 oC.
201
3. LIMITES DE OPERACION
La faja de presión y temperatura de trabajo de la junta depende de los límites
de cada material, conforme indicado en el Capítulo 6 y en la Tabla 10.1. El limite de
servicio de la junta es el menor valor de la combinación del límite para metal y para
la cobertura. Por ejemplo, una junta Teadit tipo 942 en acero al Carbono AISI 1010/
1020 e Graflex® tiene las siguientes fajas de operación:
• Presión máxima: 250 bar
• Rango de temperatura (oC): -40 a 500
4.
CALCULO DE TORQUE
Los valores de “m” e “y” para cálculo por la Norma ASME son mostrados en
la Tabla 10.2 y los valores para cálculo por la Norma DIN están en la Tabla 10.3.
Tabla 10.2.
Constantes para cálculo ASME
y
m
Material
5500
3.25
Aluminio
6500
3.50
Cobre
6500
3.50
Latón
7600
3.75
Acero al Carbono
9000
3.75
Monel
10100
4.25
Aceros Inoxidables
Material
Alumínio
Cobre
Níquel
AISI 1006/1008
AISI 304/316
AISI 321
AISI 309
Tabla 10.3
Constantes para cálculo DIN
Factor
Presión de
de la
aplastamiento Presión de aplastamiento – operación
junta
- MPa MPa
m
instalación
Máx.
Mín.
100 200 300 400 500 600
σVO
σVU
140 120
20
1.1
93
300 270 195 150
20
1.1
510 500 490 480 240
1.1
20
500 500 495 315
1.1
20
500 500 450 420 390 350
1.1
20
500 500 450 420 460 400 240
1.1
20
600 570 530 500
1.1
20
Para mayor seguridad, recomendamos que el cálculo sea realizado de acuerdo
con las recomendaciones de la Norma ASME, División II, Sección VIII, Apéndice II.
Enseguida, debe ser verificado el valor de la presión de aplastamiento, que
debe quedar en la faja recomendada en la Tabla 10.3.
202
5. EJEMPLO DE APLICACION
El ejemplo a seguir muestra el estudio para cambiar de una junta maciza tipo Teadit 940 de
acero inoxidable 304 por una junta Camprofile con el mismo acero y cobertura de Graflex:
5.1. Datos del intercambiador de calor:
• Presión de proyecto: 160 bar
• temperatura de proyecto: 280 oC
datos de la junta:
• tipo: Camprofile Teadit 942
• materiales: Inox 304 y Graflex
• diámetro interno: di = 488 mm = 19.213 pul
• diámetro externo: de = 520 mm = 20.472 pul
• espárragos:
• material: ASTM A 193 B7
• diámetro: dp = 2 pul
• cantidad: np = 16
•
•
•
•
Tensión admisible en los espárragos:
en la instalación: σp = 172 MPa
en la operación : σp = 162 MPa
área en la raíz de la rosca: A = 1 787 mm2
5.2. Cálculo de la fuerza de apriete de acuerdo con el Código ASME
5.2.1. Aplastamiento mínimo, Wm2:
• y: 10100 psi - aplastamiento mínimo, tabla ASME
• N = 16 mm
• b0 = N / 2 = 16 / 2 = 8 mm = 0.315 pul
• b = 0.5 b0 0.5 = 0.5 x 0.3150.5 = 0.281 pul – ancho efectivo de la junta
• G = de - 2b = 20.472 - 2 x 0.281 = 19.910 pul
• Wm2 = π b G y = π x 0.281 x 19.910 x 10100 = 177 520 lb
• Wm2 = 789 648 N
5.2.2. Condiciones operacionales, Wm1:
• p = 160 bar = 2352 psi
• m = 4.25 - factor de la junta, tabla ASME
• Wm1 = ((π G2 p) / 4) + 2 b π G m p
• Wm1 = ((π x 18.6512 x 2352) / 4) + (2 x 0.281 x π x 18.651 x 4.25 x 2352)
• Wm1 = 642 586 + 329 166 = 971 752 lb
• Wm1 = 4 324 296 N
5.2.3. Fuerza de sellado, Wm:
Considerando los cálculos 5.2.1 y 5.2.2, la fuerza de sellado mínima de acuerdo con el
Código ASME es el mayor valor de Wm1 y Wm2, por lo tanto, Wm = 4 324 296 N. El valor de
la fuerza por espárrago es:
• Fpmin = 4 324 296 / np = 270 268 N
5.2.4. Fuerza máxima en los espárragos, Fpmax:
• Ae = 1 787 mm2 - área resistiva de los espárragos
• σa = 172 Mapa - tensión admisible en los espárragos
• Fpmax = Ae σa
• Fpmax = 1 787 x 172 = 307 364 N
203
5.2.5.
•
•
•
Verificación de la tensión admisible en la temperatura de operación:
σb = 162 MPa
σb > W m1 / (Ae np) = 4 324 296 / (1787 x 16) = 151 MPa
Considerándose que la tensión admisible en la temperatura de operación es de 162 MPa,
el valor encontrado está debajo de este limite.
5.2.6. Considerando los ítems 5.2.3 y 5.2.4, la fuerza total ejercida por los espárragos para
asegurar un sellado adecuado, al mismo tiempo que la tensión en los espárragos no
sobrepase la máxima admisible, debe estar entre 270 268 N y 307 364 N.
5.2.7. Torque mínimo, Tmin:
• k = 0.2 - factor de rosca y de fricción
• Tmin = k dp Fpmin
• Tmin = 0.2 x (50.8 / 1000) x 270 268 = 2 745 N-m
5.2.8. Torque máximo, Tmax:
• Tmax = k dp Fpmax
• Tmax = 0.2 x (50.8 / 1000 ) x 307 364 = 3 123 N-m
5.3.Cálculo de la fuerza de apriete de acuerdo con la Norma DIN 2505:
5.3.1. Fuerza de aplastamiento mínima:
• Femin = π bD bD σVU
• dD = ( 488 + 520 ) / 2 = 504 - diámetro medio
• σVU = 20 MPa - tabla DIN 2505
• bD = (520 - 488 ) / 2 = 16 mm
• FEmin = π x 488 x 16 x 20 = 490 591 N
5.3.2. Fuerza de sellado mínima:
• FVmin = FOmin + Fi
• FOmin = π dD bD n p SD
• n = 1.1 - factor de la junta tabla DIN 2505
• SD = 1.2 - coeficiente de seguridad - DIN 2505, valor mínimo
• p = 160 bar = 16 MPa
• FOmin = π x 504 x 16 x 1.1 x 16 x 1.2 = 535 050 N
• Fi = p (π / 4 ) dD2 = 16 x (π / 4 ) x 5042 = 3 192 059 N
• FVmin = 535 050 + 3 192 059 = 3 727 109 N
5.3.3. Fuerza de aplastamiento máxima:
5.3.3.1. En la instalación:
• FEimax = π dD bD σVO
• σVO = 500 MPa - tabla DIN 2505
• FEmax = π x 504 x 16 x 500 = 12 666 901 N
5.3.3.2. En la operación:
• FOimax = FOmax + Fi
• FOmax = π dD bD σBO
• σBO = 414 MPa, interpolado en la tabla DIN 2505 para 280 oC
204
• FOmax = π x 504 x 16 x 414 = 10 488 195 N
• FOimax = 10 488 195 + 3 192 059 = 13 680 254 N
5.3.4. Fuerza máxima en los espárragos, Fptmax:
• Ae = 1 787 mm2 - área resistiva en los espárragos
• σp = 172 MPa - tensión admisible en los espárragos
• Fptmax = np Ae σp = 16 x 1 787 x 172 = 4 917 824 N
5.3.5. Considerando los ítems 5.3.1 a 5.3.4, la fuerza total ejercida por los espárragos para
asegurar un sellado adecuado, al mismo tiempo que la tensión en los espárragos no sobrepase la
máxima admisible, debe estar entre 3 727 109 N y 4 917 824 N.
5.3.6. Torque mínimo:
• Tmin = k dp 3 727 109 / np
• Tmin = 0.2 x (50.8 / 1000) x 3 727 109 / 16 = 2 367 N-m
5.3.7.Torque máximo:
• Tmax = k dp Fpmax / np
• Tmax = 0.2 x (50.8 / 1000 ) x 4 917 824 / 16 = 3 122 N-m
6. ACABADO SUPERFICIAL
El acabado recomendado para la superficie de sellado de las bridas es de 1.6 µm a 2.0 µm Ra
(63 µpul a 80 µpul Ra). Esta faja es conocida como “acabado liso”.
7.
DIMENSIONAMIENTO
Al dimensionar una junta Camprofile, utilice los huelgos y tolerancias indicadas en las Tablas 10.4
y 10.5.
205
Tabla 10.4
Huelgos entre la junta y la brida
Diámetro de la junta
Tipo de confinamiento
de la junta
Interno
diam. interno de la
ranura + 1.6 mm
diam. interno de la
brida + 3.2 mm
diam. interno de la
brida + 1.6 mm
Bridas lengüeta y
ranura
Juntas confinadas
por el diámetro externo
Juntas confinadas
por el diámetro interno
Externo
diam. externo de
laranura - 1.6 mm
diam. externo de la
brida - 1.6 mm
diam. externo de la
brida - 3.2 mm
Tabla 10.5
Tolerancias de fabricación
Diámetro interno
de la junta
hasta 500 mm
de 500 a 1500 mm
mayor que 1500 mm
Tolerancias (mm)
Interno
+0.8 -0.0
+1.6 -0.0
+2.5 -0.0
Externo
+0.0 -0.8
+0.0 -1.6
+0.0 -2.5
8. FORMATOS
El anexo 8.1 muestra los formatos más comunes de juntas para intercambiadores de
calor. Las divisiones son soldadas en el anillo externo de la junta.
Los anchos padrón de la junta, dimensión “B”, son 10, 13, 16 y 20 mm. Otros anchos
pueden producidos bajo consulta.
El espesor padrón, dimensión “E” es de 4 ±0.2 mm, siendo 3.2 mm para el núcleo
metálico y 0.4 mm para cada una de las camadas de cobertura. Otros espesores de
núcleo pueden ser fabricados bajo consulta.
9. JUNTAS CAMPROFILE PARA FLANGES ASME B16.5
Por ocasión de esta edición de este libro aún no existía una norma para este tipo de
juntas, publicada pela ASME. Existen sin embargo, varias propuestas y estudios.
La Figura 10.2 muestra la forma constructiva más común, con área de sellado cerrillada
con cobertura de Grafite Flexible (Graflex) o PTFE e anillo centralizador.
206
Anillo Centrador
Figura 10.2
9.1 DIMENSIONES Y TOLERANCIAS
Los diámetros de las juntas para bridas ASME B16.5, están mostrados em el
Anexo 10.1. Las demas dimensiones están en la Tabla 10.6.
Tabla 10.6
Dimensiones de Fabricación
Dimensiones (pulgadas)
Característica
Mínimo
0.115
0.024
0.015
0.030
Espesor Del Anillo de Sellado
Espesor del Anillo Centrador
Espesor de la Cobertura
Profundidad de las Ranuras
Máximo
0.131
0.035
0.030
0.060
9.2 MARCACION
El anillo centrador marcado con símbolos de, mínimo, 0.100 pul. de
altura, constando las siguientes indicaciones:
•
Identificación del fabricante (nombre o marca).
•
Diámetro nominal de la brida.
•
Clase de presión.
•
Código del material del anillo de sellado.
•
Código del material de la cobertura.
•
Código del material del anillo de centralización.
La tabla con los códigos de los materiales está en el Anexo 10.2
207
Anexo 10.1
Dimensiones de Juntas Camprofile para bridas ASME B16.5
Diámetro externo del Anillo Centrador (pulegadas)
Anillo de Sellado
DN
(pul)
Diámetro
Interno
(pul)
Diámetro
Externo
(pul)
150
300
400
600
900
1500
2500
1/2
0.91
1.31
1.88
2.13
2.13
2.13
2.50
2.50
2.75
3/4
1.13
1.56
2.25
2.63
2.63
2.63
2.75
2.75
3.00
1
1.44
1.87
2.63
2.88
2.88
2.88
3.13
3.13
3.38
1 1/4
1.75
2.37
3.00
3.25
3.25
3.25
3.50
3.50
4.13
1 1/2
2.06
2.75
3.38
3.75
3.75
3.75
3.88
3.88
4.63
2
2.75
3.50
4.13
4.38
4.38
4.38
5.63
5.63
5.75
2 1/2
3.25
4.00
4.88
5.13
5.13
5.13
6.50
6.50
6.63
3
3.87
4.88
5.38
5.88
5.88
5.88
6.63
6.88
7.75
4
4.87
6.06
6.88
7.13
7.00
7.63
8.13
8.25
9.25
5
5.94
7.19
7.75
8.50
8.38
9.50
9.75
10.00
11.00
6
7.00
8.37
8.75
9.88
9.75
10.50
11.38
11.13
12.50
8
9.00
10.50
11.00
12.13
12.00
12.63
14.13
13.88
15.25
10
11.13
12.63
13.38
14.25
14.13
15.75
17.13
17.13
18.75
12
13.37
14.87
16.13
16.63
16.50
18.00
19.63
20.50
21.63
14
14.63
16.13
17.75
19.13
19.00
19.38
20.50
22.75
-
16
16.63
18.38
20.25
21.25
21.13
22.25
22.63
25.25
-
18
18.87
20.87
21.63
23.50
23.38
24.13
25.13
27.75
-
20
20.87
22.87
23.88
25.75
25.50
26.88
27.50
29.75
-
24
24.88
26.87
28.25
30.50
30.25
31.13
33.00
35.50
-
Tolerancias:
• Diámetro interno del anillo de sellado:
o DN ½” a DN 8": ± 0.03 pul.
o DN 10" a DN 24": ± 0.06 pul.
• Diámetro externo del anillo de sellado:
o DN ½” a DN 8": ± 0.03 pul.
o DN 10" a DN 24": ± 0.06 pul.
• Diámetro externo del anillo centrador: ± 0.06 pul.
208
Anexo 10.2
Códigos de los materiales para Juntas Camprofile para bridas ASME B16.5
Material
Código
Anillos de Sellado y Centralización
Acero Carbono
CRS
Acero Inoxidable 304
304
Acero Inoxidable 304 L
304 L
Acero Inoxidable 309
309
Acero Inoxidable 310
310
Acero Inoxidable 316
316 L
Acero Inoxidable 317 L
317 L
Acero Inoxidable 347
347
Acero Inoxidable 321
321
Acero Inoxidable 430
430
Monel 400
MON
Níquel 200
NI
Titanio
TI
Hastelloy B
HAST B
Hastelloy C
HAST C
Inconel 600
INC 600
Inconel 625
INC 625
Inconel X-750
INX
Incoloy 800
IN 800
Incoloy 825
IN 825
Zirconio
ZIRC
Cobertura
Graflex
FG
PTFE
PTFE
209
210
CAPITULO
11
JUNTAS
PARA AISLAMIENTO ELECTRICO
1.
CORROSION ELECTROQUIMICA
Este es el tipo de corrosión más frecuentemente encontrado. Se produce a
temperatura ambiente. Es el resultado de la reacción de un metal con agua o solución
acuosa de sales, ácidos o bases.
La Figura 11.1 ilustra una corrosión Electroquímica.
Como se puede observar, existen dos reacciones, una en el ánodo y otra en el
cátodo. Las reacciones anódicas son siempre oxidaciones y, por lo tanto, tienden a
disolver el metal en el ánodo, o a combinarlos en forma de óxido.
Los electrones producidos en la región anódica participan de la reacción
catódica. Estos electrones fluyen a través del metal, formando una corriente eléctrica.
Las reacciones catódicas son siempre de reducción, y normalmente no afectan
al metal del cátodo, pues la mayoría de los metales no pueden ser reducidos.
La base de la corrosión Electroquímica es la existencia de una reacción
anodina donde los metales del ánodo pierden electrones. La medida, de la tendencia
de un metal a perder electrones, sirve como criterio básico para determinar su
corrosividad.
Esta medida, expresada en volts, en relación a una célula de hidrógeno gaseoso,
es encontrada en los manuales de corrosión.
Para el hierro, el valor es de 0.44 V, y para el zinc es de 0.76 V. Poseyendo el
zinc, potencial más elevado, habrá una corriente de zinc hacia el hierro (de potencial
mas elevado hacia el más bajo). El zinc, siendo ánodo, es corroído.
Si, por ejemplo, en lugar de zinc, en la Figura 11.1 tuviéramos cobre, de
potencial 0.34 V, habrá corrosión del hierro, que tiene mayor potencial.
211
Figura 11.1
De este modo, la relación entre los potenciales electroquímicos de los metales
en contacto, es quien va a determinar cual de ellos será corroído. El principio es
extensamente usado y el zincado de chapas de acero al Carbono es uno de los
ejemplos más comunes del uso controlado de la corrosión Electroquímica.
La Tabla 11.1 muestra la relación entre algunos metales y aleaciones.
Tabla 11.1
Serie electrolítica en agua salada
Ánodo (base)
Magnesio
Zinc
Hierro fundido
Acero Carbono
Acero Inoxidable 304
Cobre
Acero Inoxidable 316
Inconel
Titanio
Monel
Oro
Platino
Cátodo (noble)
212
2.
PROTECCION CATODICA
La protección catódica consiste en usar controladamente el principio de
corrosión electroquímica, descripto anteriormente, para protección de tuberías, tanques
y otros equipos sumergidos.
El tramo de tubería o el tanque a ser protegido, debe ser aislado eléctricamente
del resto del sistema. De esta forma, se evita el pasaje de corrientes galvánicas a hacia
los puntos no protegidos.
Son también colocados ánodos de zinc en cantidad suficiente para absorber la
corriente galvánica. Estos ánodos son consumidos en el proceso, y periódicamente
deben ser sustituidos.
La Figura 11.2 ilustra una tubería sumergida protegida por electrones de zinc,
y aislada del resto del sistema.
Figura 11.2
3.
SISTEMA DE AISLAMIENTO DE BRIDAS
Según lo mostrado, para evitar las corrientes eléctricas existentes en el proceso,
provoquen corrosión en otras áreas o tramos de tubería protegida, debe ser
eléctricamente aislado del resto del sistema.
La Figura 11.3 muestra una junta de aislamiento de bridas tipo E instalada.
El lado aislado no puede tener ninguna parte metálica en contacto con otras
partes, formando, por lo tanto, un sistema semejante al de la Figura 11.1.
Los componentes de un sistema de aislamiento de bridas son:
•
Juntas de material aislante.
•
Camisas aislantes.
213
•
•
•
Arandelas aislantes.
Todos los componentes del sistema están dimensionados para uso en bridas
ASME B16.5.
Materiales de la junta:
Resina fenólica reforzada de 3.2 mm de espesor o resina fenólica reforzada de
2mm de espesor, revestida, en ambas caras de sellado, con Neopreno de 0.5 mm
de espesor.
Lamina Comprimida de acuerdo con las recomendaciones del Capítulo 4 de
este libro.
3.1. JUNTAS PLANAS TIPO E
Poseen el mismo diámetro externo de las bridas, proporcionando protección
completa. Impidiendo que materiales extraños penetren entre las bridas, estableciendo
contacto eléctrico.
Poseen orificios para el paso de los bulones de acuerdo con recomendaciones
de la Norma ASME B16.5. La Figura 11.3 muestra un sistema típico de junta tipo E.
Figura 11.3
214
3.2. JUNTAS PLANAS TIPO F
Son proyectadas de modo a que su diámetro externo sea un poco menor que el
diámetro del circulo de orificios de la brida, tocando, por lo tanto, en las camisas de
protección de los bulones. Son más económicas que el tipo E. Siempre que hubiera
peligro de que materiales extraños penetren entre las bridas, será necesario protegerlas
adecuadamente. La Figura 11.4 muestra un sistema típico de junta F.
Figura 11.4
3.3. JUNTAS TIPO ANILLO RJD 950 Y 951
Son juntas de aislamiento fabricadas para uso en bridas con canal para RingJoints. El tipo RJD 950 tiene forma oval y el RJD 951 octogonal. Siempre que
hubiera peligro de que materiales extraños penetren entre las bridas, estableciendo
215
contacto eléctrico, es necesario protegerlas adecuadamente. La Figura 11.5 muestra
un sistema típico de juntas RJD.
Material de la junta: resina fenólica reforzada.
Dimensiones: según norma ASME B16.20, mostrada en el Capítulo 9.
Figura 11.5
3.4. CAMISAS DE AISLAMIENTO
Las camisas de aislamiento pueden ser fabricadas en resina fenólica o en
polietileno. Las propiedades físicas del material de las camisas de resina fenólica, son
las mismas de las juntas. Las camisas de polietileno son altamente flexibles y
adecuadas para uso en lugares con mucha humedad, pues poseen elevada
impermeabilidad y baja absorción de humedad. Son fabricadas en espesor de 0.8 mm.
216
3.5. ARANDELAS DE AISLAMIENTO
Fabricadas En resina fenólica reforzada con tejido de algodón, con las mismas
características físicas de las camisas de resina fenólica o en polietileno. Espesor
padrón 3.2 mm.
3.6. ARANDELAS DE PROTECCION
Van colocadas entre la tuerca o cabeza del bulón y las arandelas aislantes, para
evitar que estas sean dañadas en el ajuste. El diámetro externo esta proyectado para
adaptarse a las bridas ASME B16.5. Fabricadas en acero Carbono galvanizado en el
espesor de 3.2 mm.
4.
ESPECIFICACIONES DEL MATERIAL DE LAS JUNTAS
Tipo: resina fenólica reforzada con tejido de algodón.
Características:
• rigidez dieléctrica........................... paralela: 5 KV/mm
perpendicular: 3 KV/mm
• resistencia a la compresión............ 1800 kgf/cm 2
• resiste a la flexión ......................... 1000 kgf/cm 2
• resistencia a la tracción.................. 900 kgf/cm2
• absorción de agua............................2,40%
• peso específico .............................. 1,30 g/cm3
• dureza Rockwell M ........................ 103
• temperatura máxima de trabajo.......130 0C
217
218
CAPITULO
12
INSTALACION
Y EMISIONES FUGITIVAS
1.
PROCEDIMIENTO DE INSTALACION
Para conseguir un sellado satisfactorio, es necesario que ciertos
procedimientos básicos sean seguidos en la instalación. Para cualquier tipo de junta o
de material usado en su fabricación, estos procedimientos son de fundamental
importancia para que el montaje, test y operación, sean realizados con éxito.
a) Inspeccione las superficies de asentamiento de la junta. Verifique la
existencia de marcas de herramientas, rayaduras, surcos o puntos de corrosión.
Marcas radiales de herramientas en la superficie de sellado, son prácticamente
imposibles de sellar con cualquier tipo de junta. Asegúrese que el acabado es el
adecuado al tipo de junta a usar.
b) Inspeccione la junta. Verifique si el material es el especificado para la
aplicación, o si existen defectos o daños de transporte o almacenamiento.
c) Inspeccione y limpie los bulones, tuercas, arandelas y la superficie de las
bridas.
d) Lubrique las roscas y caras en contacto de las tuercas. El montaje no
deberá ser iniciado sin esta lubricación. Para temperaturas de operación elevadas, el
lubricante no debe provocar el atascamiento de los bulones, facilitando un futuro
desmontaje. Cuanto mejor sea el lubricante, más precisa será la fuerza de apriete de
los bulones.
e) En bridas con cara resaltada o plana, instaladas verticalmente, coloque
inicialmente los bulones de la parte inferior. Coloque y centre la junta, instalando
enseguida el resto de los bulones.
f) En bridas tipo macho y hembra, o con canales, la junta debe ser instalada
centrada en el alojamiento. Si la instalación fuera en la vertical, puede ser necesario el
219
uso de adhesivos, o un poco de grasa para mantenerla en posición correcta hasta el
apriete. Es necesario asegurarse que el adhesivo o grasa no va a atacar el material de
la junta.
g) Instale los bulones y ajuste con la mano hasta tocar de acuerdo a la
secuencia mostrada en el Anexo 12.1, para los diversos tipos de bridas. Numere los
bulones para facilitar el seguimiento del orden del apriete.
h) Apriete los bulones hasta aproximadamente el 30% del torque final,
siempre siguiendo el orden de apriete. Si la secuencia del apriete no fuera seguida,
las
bridas pueden quedar desalineadas, imposibilitando conseguir el paralelismo
necesario para el buen funcionamiento de la junta.
i) Repita el paso h, elevando el torque hasta el 60% del valor final.
j) Continúe apretando en la secuencia recomendada hasta llegar al valor final.
k) Continúe apretando en el sentido horario hasta que todos los bulones estean
con el mismo torque. Normalmente, son necesarias varias pasadas, pues al apretar un
bulón, los adyacentes se aflojan, obligando a un nuevo apriete.
l) Todos los tipos de juntas presentan relajamiento después de su instalación.
Es recomendable el reapriete, especialmente en aplicaciones de temperaturas o presiones
con ciclage termica, altas temperaturas o presiones elevadas.
m) No se recomienda el reapriete a caliente de juntas de lámina comprimida sin
amianto. Consulte Teadit en caso de duda sobre el procedimiento de reapriete.
2.
APLICACION DEL AJUSTE
El método más correcto para obtener las tensiones en los bulones, es midiendo
su elongación. En la práctica, este procedimiento es costoso y de difícil ejecución.
La tendencia actual es usar llaves de torque, dispositivos de tensionamiento, o
herramientas hidráulicas. El apriete usando herramientas manuales, sin control del
torque aplicado, solo debe ser usado en los casos de poca responsabilidad.
El torque o esfuerzo para apretar los bulones, depende de varios factores según
mostrado en el Capítulo 2.
3.
TENSIONES ADMISIBLES EN LOS BULONES
El Apéndice S del Capítulo 8 del Código ASME, trata específicamente de la
tensión inicial en los bulones. Por ejemplo, el proyectista de la brida, debe determinar
cual es la necesidad de apriete, para la presión y temperatura en las condiciones de
operación, de acuerdo con la tensión admisible en la temperatura de operación. Esta
tensión admisible es determinada por el material y por la temperatura de operación.
El teste hidrostático, que en la mayoría de los casos es necesario para verificar
el sistema, es realizado con una vez y media la presión de operación.
Consecuentemente, una unión bridada proyectada estrictamente de acuerdo con el
Código ASME, que deba pasar la prueba hidrostática, con presión superior a lo
proyectado, debe tener un torque de apriete en los bulones mayor que el aplicado en
las condiciones de operación.
El Apéndice S del Capítulo 8 del Código ASME, trata sobre estas condiciones,
y establece que para pasar la prueba hidrostática, los bulones deben ser apretados
hasta el valor necesario para eso. Si, en este caso, la tensión fuera mayor que la
220
admisible, bulones con material de mayor tensión de escurrimiento, deben ser usados,
teniendo en cuenta el siguiente procedimiento:
•
Usar bulones con tensiones de escurrimiento, compatible con la necesaria para
pasar la prueba hidrostática, siguiendo los procedimientos normales de
instalación de la junta.
•
Después de la ejecución de la prueba hidrostática, aliviar los bulones hasta
aproximadamente el 50% de la tensión inicial.
•
Sustituir los bulones usados en la prueba, por los bulones de proyecto, uno por
vez, apretando hasta el torque de los demás.
•
Después de la substitución, apretar hasta el torque de proyecto, siguiendo la
secuencia recomendada.
4.
CAUSAS DE PERDIDAS
Una de las formas más eficientes de determinación de las causas de una
pérdida, es un cuidadoso análisis de la junta usada. A continuación, están relacionadas
diversas situaciones y sus posibles soluciones:
•
•
•
•
•
•
•
•
5.
Junta muy corroída: seleccionar un material con mejor resistencia a la corrosión.
Junta extrudada excesivamente: seleccionar un material con mejor resistencia al
escurrimiento en frío (cold flow), o con mayor resistencia al aplastamiento.
Junta aplastada excesivamente: seleccionar una junta con mayor resistencia al
aplastamiento; usar anillo limitador de compresión, o reproyectar la brida.
Junta con superficie de sellado dañada: verificar las dimensiones de la junta y de
las bridas. La junta puede estar con el diámetro interno menor, o con el diámetro
externo mayor que los diámetros de las bridas.
Junta sin señales de aplastamiento: seleccione una junta más blanda, o reduzca
el área de contacto de la junta con la brida.
Junta más fina en el diámetro: indicación de rotación, o deflexión de la brida.
Alterar las dimensiones de la junta, de modo que ella quede más próxima a los
bulones, reduciendo el momento de rotación. Seleccionar una junta más blanda,
que requiera una menor presión de aplastamiento. Reducir el área de la junta.
Reforzar la brida para aumentar su rigidez.
Junta aplastada irregularmente: procedimiento incorrecto de ajuste de los bulones.
Asegurarse de que la secuencia de ajuste de los bulones sea seguida correctamente.
Junta con variación regular de espesor: indicación de bridas con espaciamiento
excesivo entre los bulones, o sin rigidez suficiente. Reforzar las bridas, disminuir
el espacio entre bulones, o seleccionar una junta más blanda.
BRIDAS MUY SEPARADAS, INCLINADAS O DESALINEADAS
Cuando las bridas, estuvieran muy separadas, no intentar aproximarlas,
apretando los bulones. Se pueden crear tensiones excesivas, y la junta puede ser
apretada incorrectamente. La línea debe ser corregida, y cuando esto no fuera posible,
usar espaciadores según se muestra en la Figura 12.1.
221
Siempre deben ser corregidos los desalineamientos, antes de instalar la junta.
.
Figura 12.1
6.
CARGA CONSTANTE
Inmediatamente después de la instalación de una junta se inicia el llamado
relajamiento de la unión bridada, que es caracterizado por la pérdida de parte de la
fuerza de ajuste aplicada en su montaje.
Este relajamiento es un fenómeno natural causado por diversos factores:
• Relajamiento de la junta: las juntas son proyectadas para, escurrir, rellenar las
irregularidades de la superficie de sellado. A medida que esta deformación
plástica ocurre las bridas se aproximan, reduciendo las tensiones en los bulones.
El valor de esta reducción de tensión depende del tipo de material y de la
temperatura de operación.
• Relajamiento en la rosca: cuando en los bulones y tuercas son ajustadas hay
un contacto entre sus partes. Analizando microscópicamente, verificamos que
el contacto entre las superficies ocurre en algunos puntos. Como estos puntos
quedan con elevadas tensiones, con el tiempo, ocurre un escurrimiento del
222
•
•
•
•
•
material, reduciendo la tensión. Estudios muestran que, cuando el sistema se
estabiliza, hay una reducción de 5% a 10% de la tensión inicial.
Relajamiento por temperatura: bulones usados en elevada temperatura tiende a
relajar con el tiempo. El valor de este relajamiento depende del material,
temperatura y tiempo de exposición.
Vibración: bajo vibración severa los bulones tienden a relajar pudiendo ocurrir
hasta la perdida total del ajuste.
Apriete no simultáneo: normalmente los bulones son apretadas en etapas usando
una secuencia cruzada. De esta forma, cuando un bulón es aprietados los vecinos
pierden un poco de tensión. Si el apriete fuera simultáneo este fenómeno se
minimiza.
Expansión térmica: con el cambio de la temperatura ambiente a la de operación,
se producen dilataciones en el conjunto. Como la junta y la brida están en contacto
con el fluido y los bulones están más distantes se producen gradientes de
temperatura y de dilatación. Lo mismo ocurre cuando el sistema esta parado.
Estas expansiones y contracciones térmicas provocan el relajamiento del conjunto.
Ciclo térmico: cuando el sistema opera con variaciones de temperatura, o para
con frecuencia, el relajamiento provocado por las dilataciones y contracciones
térmicas es aumentado.
Para compensar la pérdida de ajuste por relajamiento se debe aumentar la
elasticidad del sistema. Se puede hacer este aumento con la instalación de bulones de
mayor longitud o por la instalación de conjuntos de resortes – plato. Estos métodos se
muestran en la Figura 12.2.
El uso de bulones y camisas es de uso bastante restringido pues necesita de
mucho espacio para que sus efectos sean efectivos.
El sistema más empleado es el de resortes-plato, que es conocido como Carga
Constante o Carga Viva (Live Loading).
Figura 12.2
223
6.1 SISTEMA TEADIT LIVE LOADING
Para compensar los efectos de relajamiento, Teadit desarrollo el Sistema de
Mantenimiento de Ajuste Teadit (LIVE LOADING), que esta compuesto de resortesplato especialmente proyectados para uso en bridas, según Figura 12.3.
Figura 12.3
Antes de decidir por el uso del LIVE LOADING es necesario estudiar la
aplicación y verificar si existe la necesidad. No debe ser usado en forma indiscriminada,
ya que encarece el costo de instalación.
El LIVE LOADING no corrige problemas de sellado, pero manteniendo la
fuerza de apriete, se reducen significativamente los problemas de pérdidas en
situaciones criticas.
O LIVE LOADING es recomendado en las siguientes situaciones:
•
•
•
•
•
•
Fluidos cuya pérdida pueda causar serios daños al medio ambiente o riesgo
de vida.
Líneas con grandes fluctuaciones de temperatura o ciclo térmico.
Cuando la razón entre la longitud y el diámetro de los bulones es menor que tres.
Junta sujeta a vibraciones.
Cuando el material de la junta o de los bulones presenta relajamiento elevado.
Cuando existe un histórico de pérdidas en la brida.
El LIVE LOADING para bridas padrón esta disponible en tres valores de tensión
en los bulones, según se muestra en la tabla del Anexo 12.2. Cuando el sistema es
224
apretado con un valor de torque tabulado, el bulón queda con 414 MPa (60 000
psi), 310 MPa (45 000 psi) o 207 MPa (30 000 psi), dependiendo del sistema
elegido. El valor de la fuerza ejercida por el conjunto bulón/resorte al llegar al
torque, también esta indicado en la tabla del Anexo12.2.
Los resortes del sistema LIVE LOADING padrón, son fabricados en acero
ASTM A681 tipo H13, acabado: levemente aceitado indicado para uso con bulones
de acero Carbono. El rango de temperatura de operación es dede ambiente hasta 590 oC.
Para aplicaciones en ambientes corrosivos pueden ser suministrados también
en acero inoxidable ASTM A693 tipo 17-P7 para temperaturas de –240 oC a 290 oC.
También pueden ser fabricados en Inconel 718 (ASTM B637) para temperaturas de
– 240 oC a 590 oC. Estos materiales están disponibles bajo consulta.
El montaje en las bridas debe ser el indicado en la Figura 12.3, con un resorte
de cada lado de la brida. Al montar observar rigurosamente la posición del resorte, la
superficie más elevada debe quedar para el lado de la tuerca o de la cabeza del bulón.
Si el montaje no fuera como el mostrado, el valor de la fuerza ejercida por el resorte
no será el indicado. Al llegar al torque recomendado el resorte debe estar plano.
Importante: los valores de torque son validos para bulones nuevos y bien lubricados.
Para bridas de equipos, tales como intercambiadores de calor, que trabajan con
ciclo térmico, temperaturas elevadas y fluidos peligrosos, puede ser necesaria la
instalación de más de un resorte por bulón. En este caso, Teadit debe ser consultada,
para calcular el numero de resortes, el que va a depender de las condiciones específicas
de cada caso.
7.
EMISIONES FUGITIVAS
Para asegurar la vida de las próximas generaciones, es necesario reducir los
poluentes liberados al medio ambiente. Esto se ha tornado una preocupación en la
mayoría de los países del mundo. Además de esta necesidad ambiental, estas pérdidas
de productos causan un costo elevado para las industrias.
La gran mayoría de los agentes poluentes, óxidos de Carbono, Nitrógeno y
Azufre, son provenientes de la quema de combustibles o de la evaporación de
hidrocarburos. Estas emisiones son parte del proceso industrial y sujetas a controles
específicos.
En tanto, existen pérdidas indeseables a través de ejes de bombas, vástagos
de válvulas y bridas, que en condiciones normales, no deberían ocurrir. Estas pérdidas
son conocidas como Emisiones Fugitivas (Fugitive Emissions). Se estima que
solamente en los USA la perdida de productos a través de Emisiones Fugitivas alcanza
a más de 300.000 toneladas año, correspondiente a un tercio del total de emisiones
de las industrias químicas. Emisiones Fugitivas no siempre pueden ser detectadas
por medio de inspecciones visuales, exigiendo equipos especiales.
225
El control de Emisiones Fugitivas desempeña también un factor importante en
la prevención de accidentes. Las pérdidas no detectadas son, en gran parte, las causas
de los incendios y explosiones en las industrias.
Los Estados Unidos de América fueron el primer país en establecer un control
efectivo sobre las Emisiones Fugitivas a través del Clean Air Act Amendments (CAA),
establecido en 1990 por la Evironmental Protection Agency (EPA) en conjunto con
las industrias. La CAA estableció la relación de los Poluentes Volátiles Nocivos
del Aire (Volatile Hazardous Air Poluents), conocidos por la sigla VHAP. Es
necesario también controlar cualquier otro producto que tenga más del 5% de un
VHAP en su composición.
Para monitorear las Emisiones Fugitivas la EPA estableció el Método 21 (EPA
Reference Method 21), que usa un analizador de gases conocido como OVA (Organic
Vapour Analyzer). Este aparato, calibrado para Metano, mide la concentración de un
VHAP en volumen de partes por millón (ppm). El OVA, por medio de una pequeña
bomba, hace pasar el aire a través de un sensor determinando la concentración de
VHAP.
Deben ser monitoreados vástagos de válvulas, bombas, bridas, ejes de
agitadores, dispositivos de control y cualquier otro equipo que pueda presentar
pérdidas. La concentración máxima admisible para bridas es de 500 ppm. Algunas
organizaciones de medio ambiente consideran este valor muy elevado y están exigiendo
100 ppm como límite para bridas.
Debe ser hecha una medición inicial a 1 metro del equipo, en la dirección
contraria al viento y enseguida a 1 cm del equipo. Para bridas, se debe medir en todo
el contorno. El valor a ser considerado es la diferencia entre el mayor valor medido y
el valor de la medida inicial, a 1 m de distancia. Si el valor de la diferencia fuera
mayor que 500 ppm, la brida es considerada como perdiendo y debe ser reparada.
El Método 21 permite obtener una medida del tipo “pasa-no-pasa”, determinando
si la brida esta o no perdiendo. Sin embargo, no permite obtener una medición
cuantitativa de lo que se está perdiendo en una unidad de tiempo. Para eso seria
necesario aislar la brida o equipo, operación honerosa y no siempre posible.
La EPA desarrolló varios estudios para establecer una correlación entre el valor
en ppm y el flujo de masa. La Chemical Manufacturers Association (CMA) y la Society
of Tribologists and Lubrication Engineers también realizaron estudios y llegaron a
resultados similares. La pérdida en gramos por hora puede ser establecida como:
Pérdida = 0.02784 (SV 0.733) g / hora
Donde SV es el valor medido en partes por millón (ppm).
El valor de la pérdida obtenido en esta ecuación es apenas orientativo,
permitiendo calcular la cantidad aproximada de producto pérdida hacia la atmósfera.
Por ejemplo, si tuviéramos una brida con una pérdida de 5 000 ppm tenemos:
Perdida = 0.02784 (SV
0.733
) = 0.02784 (50000.733) = 14.322 g / hora
226
Anexo 12.1
Secuencia de Apriete
8 - Bulones
12 - Bulones
16 - Bulones
24 - Bulones
20 - Bulones
227
228
Anexo 12.2
Sistema LIVE LOADING para bridas
Diámetro
bulones
pulgadas
1/2
5/8
3/4
7/8
1
1 1/8
1 1/4
1 3/8
1 1/2
1 5/8
1 3/4
1 7/8
2
2 1/4
2 1/2
2 3/4
3
A - mm
Código Teadit
Libre
ACX00008060
ACX00008045
ACX00008030
ACX00010060
ACX00010045
ACX00010030
ACX00012060
ACX00012045
ACX00012030
ACX00014060
ACX00014045
ACX00014030
ACX00016060
ACX00016045
ACX00016030
ACX00018060
ACX00018045
ACX00018030
ACX00020060
ACX00020045
ACX00020030
ACX00022060
ACX00022045
ACX00022030
ACX00024060
ACX00024045
ACX00024030
ACX00026060
ACX00026045
ACX00026030
ACX00028060
ACX00028045
ACX00028060
ACX00030060
ACX00030045
ACX00030030
ACX00032060
ACX00032045
ACX00032030
ACX00036060
ACX00036045
ACX00036060
ACX00040060
ACX00040045
ACX00040030
ACX00044060
ACX00044045
ACX00044030
ACX00048060
ACX00048045
ACX00048030
6.7
3.9
3.4
5.4
4.7
4.0
6.5
5.7
4.8
7.6
6.7
5.7
8.7
7.7
6.5
9.9
8.7
7.4
11.3
10.2
8.4
12.4
10.9
9.2
13.5
11.9
10.1
14.9
13.1
11.0
16.1
14.1
11.9
15.6
15.2
12.8
16.7
16.3
13.7
18.8
18.4
15.5
21.0
20.5
17.3
18.7
22.7
19.1
25.5
24.8
20.9
229
Apretado
4.1
3.6
3.0
5.1
4.4
3.6
6.2
5.4
4.4
7.2
6.3
5.2
8.3
7.2
5.9
9.4
8.2
6.8
10.7
9.6
7.6
11.8
10.3
8.4
13.0
11.3
9.2
14.2
12.4
10.2
15.4
13.4
11.0
14.8
14.4
11.8
15.8
15.4
12.6
17.9
17.4
14.3
20.0
19.5
16.0
17.5
21.5
17.7
24.2
23.5
19.3
Torque
Fuerza
N-m
N
80
60
40
160
120
80
270
200
140
430
330
220
660
500
330
960
720
480
1360
1020
680
1840
1380
920
2170
1630
1080
2980
2240
1490
4070
3050
2030
5420
4070
2710
5970
4470
2980
8620
6470
4310
11930
8950
5970
16060
11930
8030
20940
15700
10470
37830
28390
18960
60360
45300
30230
89160
66900
44630
123300
92500
61700
161700
121300
80900
210760
158100
105430
266760
200100
133430
328900
246700
164500
397960
298500
199030
474760
356100
237430
554760
416100
277430
508870
482100
321430
584870
554100
371210
751650
712100
474760
937430
88100
592100
1146430
1086100
724100
1374430
1302100
868100
230
CAPITULO
13
FACTORES DE
CONVERSION
Multiplicar
galón
grado C
hp
yarda
kgf / cm2
kgf-m
kgf-m
kg/m3
libra
megapascal (MPa)
megapascal (MPa)
milla
newton
newton
pie
pie cuadrado
pie cúbico
pulgadas
pulgada cúbica
pulgada cuadrada
Por
3.785
1.8° C + 32
745,7
0.9144
14.223
9.807
7.238
6.243 x 10-2
0.454
145
10
1,609
0.225
0.102
0.305
0,09290
0.028
25.4
1,639 x 10-5
645.16
231
Para Obter
Litros
grado F
Watts
Metros
lbf/pul.2
newton-metro (N-m)
lbf-ft
lb/ft3
Kg
lbf/pul.2
Bar
Km
Lbf
Kgf
Metro
m2
m3
Milímetros
metro cúbico
milímetros cuadrados
232
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