Junta para bridas tri-clamp en tuberías de proceso

La junta preformada para bridas tri-clamp de Garlock Sealing Technologies ofrece compatibilidad con todos los procesos y productos habitualmente utilizados en las industrias biotecnológicas, farmacéuticas y de alimentación. Las juntas Gylon Bio-Pro -que se fabrican para todos los tamaños y tipos de bridas tri-clamp- son dimensionalmente estables y soportan temperaturas hasta 260 ºC sin deformación.

La expansión térmica diferencial entre el acero inoxidable y las juntas convencionales de elastómeros -especialmente cuando se utiliza vapor para esterilizar tuberías y equipos de proceso- obliga a reapretar las bridas tri-clamp de forma regular. Al reapretar, se corre el riesgo de extruir las juntas convencionales hacia el interior del tubo (intrusión), dando lugar a interferencias en el flujo normal del proceso y a zonas muertas donde el producto queda retenido. Como consecuencia de lo anterior, puede originarse la contaminación del producto y/o del proceso.

Gracias a su compatibilidad química prácticamente universal y a su estabilidad frente a ciclos de temperatura, estas nuevas juntas no necesitan ser sustituidas de forma regular al modificarse las condiciones de proceso o los productos fabricados. Por ello, su vida en servicio es muy superior a las juntas de elastómero convencionales.

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¿Para que se usan las juntas y las bridas en los equipos de proceso?

Una junta se utiliza para crear y retener un cierre estático entre dos bridas inmóviles, que conectan series de montajes mecánicos en una instalación en funcionamiento que contiene una gran variedad de fluidos. El objetivo de estos cierres estáticos es proporcionar una barrera física total frente al fluido contenido en el interior, y bloquear así cualquier posible camino de fuga.

Para lograr esto, la junta debe poder llegar a cualquier irregularidad (y rellenarla) de las superficies de acoplamiento que se sellan, al mismo tiempo que sea lo suficientemente flexible como para resistir la extrusión y la fluencia en condiciones de servicio. El cierre se efectúa mediante la acción de la fuerza aplicada sobre la superficie de la junta, la cual comprime la junta, haciendo que llegue a cualquier imperfección de la brida.

La combinación de la presión de contacto entre la junta y las bridas, y la densificación del material de la junta, evitan que el fluido contenido escape del órgano de cierre. Como tales, las juntas son vitales para el funcionamiento satisfactorio de una amplia gama de equipos industriales.

Al asentarse, una junta debe ser capaz de salvar imperfecciones menores de la brida, tales como:

•  bridas no paralelas

•  deformación de los canales

•  superficie ondulada

•  muescas en la superficie

•  otras imperfecciones de la superficie

Una vez montado, un cierre o “unión” de junta embridada está sujeto a una compresión entre las caras de las bridas, que normalmente se consigue mediante tornillos sometidos a una carga. A fin de garantizar el mantenimiento del cierre a lo largo de la vida del montaje, debe permanecer sobre la superficie de la junta una compresión lo suficientemente alta para evitar la fuga. En condiciones de servicio, esta compresión se aligerará a través del empuje hidrostático axial , la fuerza que produce la presión interna que actúa para separar las bridas.

La junta misma está sujeta también a una carga lateral debida a la presión interna del fluido que tiende a expulsarlo a través del espacio de holgura de la brida. Para mantener la integridad del cierre, la presión efectiva de compresión sobre la junta (es decir, la carga de montaje menos el empuje hidrostático axial) debe ser mayor que la presión interna por algún múltiplo, que depende del tipo de junta, del proceso de fabricación implicado y el nivel de apriete requerido.

Para juntas blandas, debe existir también una fricción adecuada entre la junta y las caras de la brida para ayudar a evitar que la junta se salga (blow-out) de la unión. Para permitir alguna relajación de la presión sobre la junta que, normalmente, es inevitable, se recomienda normalmente un factor de, al menos, dos entre la compresión en el montaje y la necesaria para mantener el cierre.

Para atender las cada vez mas exigentes necesidades de los equipos de proceso, Garlock Sealing Technologies presenta una nueva junta preformada para bridas Tri-Clamp que ofrece compatibilidad con todos los procesos y productos habitualmente utilizados por las industrias biotecnológicas, farmacéuticas y de alimentación. Las juntas GYLON BIO-PRO® -que se fabrican para todos los tamaños y tipos de bridas Tri-Clamp- son dimensionalmente estables y soportan temperaturas hasta 260 ºC sin deformación.

La expansión térmica diferencial entre el acero inoxidable y las juntas convencionales de elastómeros -especialmente cuando se utiliza vapor para esterilizar tuberías y equipos de proceso- obliga a reapretar las bridas Tri-Clamp de forma regular. Al reapretar, se corre el riesgo de extruir las juntas convencionales hacia el interior del tubo (intrusión), dando lugar a interferencias en el flujo normal del proceso y a zonas muertas donde el producto queda retenido. Como consecuencia de lo anterior, puede originarse la contaminación del producto y/o del proceso.

Las juntas GYLON BIO-PRO® son dimensionalmente estables: durante la fabricación, se aplica una compresión controlada a la junta asegurando que, una vez instalada, la junta no se extruirá hacia el interior del tubo. Las juntas de GYLON BIO-PRO® eliminan la necesidad de reapretar las bridas periódicamente, ya que no presentan problemas de deformación plástica.

Gracias a su compatibilidad química prácticamente universal y a su estabilidad frente a ciclos de temperatura, estas nuevas juntas no necesitan ser sustituidas de forma regular al modificarse las condiciones de proceso o los productos fabricados. Por ello, su vida en servicio es muy superior a las juntas de elastómero convencionales.

Asimismo, al tener en stock un único tipo de junta para bridas tri-clamp se reduce la inversión en inmovilizado y se elimina el riesgo de instalar juntas inapropiadas o incompatibles con los diferentes procesos de planta.

Las juntas GYLON BIO-PRO® cumplen las especificaciones FDA y USP Clase VI (toxicidad) y están disponibles para cualquier tipo y tamaño de brida tipo Tri-Clamp.

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Criterios para seleccionar juntas para equipo de proceso

En primer lugar, la selección debe basarse en:

A pesar de la similitud existente entre muchos materiales, las propiedades del cierre y el rendimiento obtenido variarán de un fabricante a otro. Es preciso consultar siempre al fabricante para una orientación detallada sobre productos específicos.

Selección de material de la junta

Existe una amplia variedad de materiales que pueden utilizarse en la fabricación de juntas. En términos generales se tienen cinco tipos de materiales:

La selección del material dependerá de los cuatro criterios mencionados inicialmente (compatibilidad con el medio operativo, temperatura y presión de servicio, las variaciones de las condiciones del servicio y el tipo de unión utilizada).

Tipos de juntas

Las juntas se pueden clasificar en 3 categorías principales:

Las características mecánicas y las prestaciones de estas categorías variarán ampliamente dependiendo del tipo de junta seleccionada y de los materiales con los que se fabrica. Evidentemente, las propiedades mecánicas son un factor importante a la hora de considerar el diseño de la junta, pero en la selección de una junta normalmente influye fundamentalmente:

Juntas blandas (no metálicas): Frecuentemente materiales compuestos en láminas, adecuados para una amplia gama de aplicaciones generales y químicamente corrosivas. Generalmente limitadas a aplicaciones de presión media a baja. Entre ellas se incluyen los siguientes tipos: materiales comprimidos de fibra de amianto y fibras sin amianto, grafito, PTFE

Juntas semimetálicas: Juntas compuestas que constan de materiales tanto metálicos como no metálicos. El metal proporciona generalmente la resistencia y flexibilidad de la junta. Apropiadas para aplicaciones tanto de baja como de alta temperatura y presión. Entre ellas se incluyen los siguientes tipos: Kammprofile, inserción interior metálica, revestimiento metálico, juntas blandas con refuerzo metálico (incluyendo el grafito con plancha perforada y materiales it con refuerzo metálico), juntas metálicas corrugadas y juntas espirometálicas.

Juntas metálicas: Pueden estar fabricadas con un sólo metal o con una combinación de materiales metálicos, con formas y tamaños diversos. Apropiadas para aplicaciones de alta temperatura y presión. Se requieren cargas altas para asentar las juntas. Entre ellas se incluyen los siguientes tipos: anillos lenticulares, juntas tipo anillo, y juntas soldadas.

La junta debe ser resistente al deterioro causado por los fluidos sellados, y debe ser químicamente compatible con ellos. Al utilizar juntas metálicas, debe prestarse atención a la corrosión electroquímica (o “galvánica”), que puede minimizarse mediante la elección de metales de junta y brida que estén próximos en la serie electroquímica (o alternativamente, la junta debe ser sacrificial para minimizar el daño a la brida). Este tipo de corrosión es un proceso electroquímico que se produce en presencia de un medio conductor de iones, que puede ser una solución acuosa convertida en conductora por iones disueltos. El elemento base se disuelve en un proceso redox, en el que los electrones emitidos por el elemento base (ánodo) se toman en solución y se depositan sobre el elemento noble (cátodo).

Selección del espesor de la junta

Para juntas cortadas de planchas, utilizar siempre el material mas fino que permita la disposición de la brida, pero que tenga el suficiente espesor para compensar la irregularidad de las superficies de la brida, su paralelismo, acabado superficial, rigidez, etc. Cuanto más fina sea la junta, mayor será la carga de tornillos que dicha junta pueda soportar, y menor será la pérdida de esfuerzo de los tornillos debida a la relajación. También será menor el área de junta que quedará expuesta al ataque de la presión interna y de los medios agresivos.

Corte de juntas blandas

El rendimiento de las juntas blandas puede verse afectado significativamente por cómo se corta su forma.

Almacenamiento de juntas y materiales de juntas

Aunque algunos materiales de juntas se pueden utilizar con seguridad tras muchos años de almacenaje, el envejecimiento tendrá un efecto inequívoco en el rendimiento de determinado tipo de materiales de juntas, como resultado de la degradación química que se produce a lo largo del tiempo. Este aspecto es preocupante, ante todo, en materiales que están ligados con elastómeros, los cuales, en general, no deben utilizarse después de transcurridos unos 4 años desde la fecha de fabricación. Los materiales que tengan ligantes elastoméricos se deteriorarán inevitablemente a lo largo del tiempo, e incluso más rápidamente a temperaturas ambiente más elevadas.

La degradación también se cataliza mediante la luz solar intensa. Aunque este aspecto es poco preocupante en juntas metálicas, puede tener efectos sobre las juntas semimetálicas (específicamente aquellas que se combinan con materiales ligados con elastómeros). Como los materiales de PTFE y de grafito no contienen ligantes, las planchas y juntas de estos materiales tienen una vida en condiciones de almacenamiento prácticamente indefinida.

Manipulación de juntas y de materiales de juntas

El estado de la junta desempeña un papel importante en su rendimiento. Algunos materiales de junta son relativamente robustos (como las juntas metálicas), otros son razonablemente tolerantes (como el CAF y el PTFE), sin embargo otros pueden ser muy quebradizos o tendentes a cascarse. Consecuentemente, es mejor manipular todas las juntas y materiales de juntas con idéntico cuidado y atención. Las juntas dobladas, con muescas, mellas, rayadas o martilladas rara vez sellarán de forma efectiva. Al trabajar sobre el terreno, es necesario transportar las juntas cortadas con cuidado, lo ideal es hacerlo dentro de alguna funda protectora. Aunque llevar juntas pequeñas en el bolsillo es una práctica habitual, es mejor evitarlo. Si se dobla la junta quedará dañada.

Reutilización de juntas

No reutilice nunca una junta, ya que puede haber sido modificada de forma espectacular bajo condiciones de servicio. Incluso si la junta parece estar bien, no merece la pena. El coste de una nueva junta es minúsculo comparado con el coste de tiempo de inactividad provocado por una fuga o blow-out y las consideraciones de seguridad y protección medioambiental.

Garlock Sealing Technologies es una empresa líder en bridas y juntas para uso en equipo de proceso.

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