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 A A A A A A A A A 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 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 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 A 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 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 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 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A TF1590 C A A A A A A A A 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 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 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 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 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 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 BIBLIOGRAFIA Andrade, José G. 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