Elegir el material para su sello es importante ya que desempeñará un papel en la determinación de la calidad, la vida útil y el rendimiento de una aplicación, y en la reducción de problemas en el futuro.Aquí, analizamos cómo el medio ambiente afectará la selección del material de sellado, así como algunos de los materiales más comunes y para qué aplicaciones son más adecuados.
Factores ambientales
El entorno al que estará expuesto un sello es crucial a la hora de seleccionar el diseño y el material.Hay una serie de propiedades clave que los materiales de sellado necesitan para todos los entornos, incluida la creación de una cara de sellado estable, capaz de conducir el calor, resistente a productos químicos y buena resistencia al desgaste.
En algunos entornos, estas propiedades deberán ser más fuertes que en otros.Otras propiedades del material que deben tenerse en cuenta al considerar el medio ambiente incluyen dureza, rigidez, expansión térmica, desgaste y resistencia química.Tener esto en cuenta le ayudará a encontrar el material ideal para su sello.
El medio ambiente también puede determinar si se puede priorizar el coste o la calidad del sello.Para entornos abrasivos y hostiles, los sellos pueden ser más costosos debido a que los materiales deben ser lo suficientemente fuertes para soportar estas condiciones.
Para tales entornos, gastar el dinero en un sello de alta calidad se amortizará con el tiempo, ya que ayudará a evitar las costosas paradas, reparaciones y reacondicionamiento o reemplazo del sello que resultará de un sello de menor calidad. Sin embargo, en aplicaciones de bombeo con fluido muy limpio que tiene propiedades lubricantes, se podría comprar un sello más barato en favor de rodamientos de mayor calidad.
Materiales de sello comunes
Carbón
El carbono utilizado en las caras de los sellos es una mezcla de carbono amorfo y grafito, y los porcentajes de cada uno determinan las propiedades físicas del grado final de carbono.Es un material inerte, estable y que puede autolubricarse.
Se utiliza ampliamente como una de las dos caras extremas de los sellos mecánicos y también es un material popular para sellos circunferenciales segmentados y anillos de pistón bajo lubricación seca o con pequeñas cantidades de lubricación.Esta mezcla de carbono/grafito también se puede impregnar con otros materiales para darle características diferentes, como porosidad reducida, rendimiento de desgaste mejorado o resistencia mejorada.
Un sello de carbón impregnado de resina termoestable es el más común para los sellos mecánicos, y la mayoría de los carbón impregnados de resina son capaces de operar en una amplia gama de productos químicos, desde bases fuertes hasta ácidos fuertes.También tienen buenas propiedades de fricción y un módulo adecuado para ayudar a controlar las distorsiones de presión.Este material es adecuado para uso general hasta 260 °C (500 °F) en agua, refrigerantes, combustibles, aceites, soluciones químicas ligeras y aplicaciones de alimentos y medicamentos.
Los sellos de carbono impregnados con antimonio también han demostrado ser exitosos debido a la resistencia y el módulo del antimonio, lo que los hace buenos para aplicaciones de alta presión cuando se necesita un material más fuerte y rígido.Estos sellos también son más resistentes a la formación de ampollas en aplicaciones con fluidos de alta viscosidad o hidrocarburos ligeros, lo que los convierte en el grado estándar para muchas aplicaciones de refinería.
El carbono también se puede impregnar con formadores de película, como fluoruros para funcionamiento en seco, aplicaciones criogénicas y de vacío, o inhibidores de oxidación como fosfatos para aplicaciones de alta temperatura, alta velocidad y turbinas a 800 pies/seg y alrededor de 537 °C (1000 °F).
Cerámico
Las cerámicas son materiales inorgánicos no metálicos fabricados a partir de compuestos naturales o sintéticos, más comúnmente óxido de alúmina o alúmina.Tiene un alto punto de fusión, alta dureza, alta resistencia al desgaste y resistencia a la oxidación, por lo que se usa ampliamente en industrias como la de maquinaria, química, petrolera, farmacéutica y automotriz.
También tiene excelentes propiedades dieléctricas y se usa comúnmente para aisladores eléctricos, componentes resistentes al desgaste, medios de molienda y componentes de alta temperatura.En purezas elevadas, la alúmina tiene una excelente resistencia química a la mayoría de los fluidos de proceso, excepto algunos ácidos fuertes, lo que la lleva a usarse en muchas aplicaciones de sellos mecánicos.Sin embargo, la alúmina puede fracturarse fácilmente bajo un choque térmico, lo que ha restringido su uso en algunas aplicaciones donde esto podría ser un problema.
El carburo de silicio se obtiene fusionando sílice y coque.Es químicamente similar a la cerámica, pero tiene mejores cualidades de lubricación y es más duro, lo que la convierte en una buena solución resistente para entornos hostiles.
También se puede volver a lapear y pulir para que el sello pueda renovarse varias veces a lo largo de su vida útil.Generalmente se usa más mecánicamente, como en sellos mecánicos, por su buena resistencia a la corrosión química, alta resistencia, alta dureza, buena resistencia al desgaste, pequeño coeficiente de fricción y resistencia a altas temperaturas.
Cuando se utiliza para las caras de los sellos mecánicos, el carburo de silicio produce un mejor rendimiento, una mayor vida útil del sello, menores costos de mantenimiento y menores costos de funcionamiento para equipos rotativos como turbinas, compresores y bombas centrífugas.El carburo de silicio puede tener diferentes propiedades dependiendo de cómo haya sido fabricado.El carburo de silicio unido por reacción se forma uniendo partículas de carburo de silicio entre sí en un proceso de reacción.
Este proceso no afecta significativamente la mayoría de las propiedades físicas y térmicas del material, sin embargo sí limita la resistencia química del material.Los químicos más comunes que son un problema son los cáusticos (y otros químicos con pH alto) y los ácidos fuertes y, por lo tanto, el carburo de silicio unido por reacción no debe usarse en estas aplicaciones.
El carburo de silicio autosinterizado se fabrica sinterizando partículas de carburo de silicio directamente entre sí utilizando auxiliares de sinterización sin óxido en un ambiente inerte a temperaturas superiores a 2000 °C.Debido a la falta de un material secundario (como el silicio), el material sinterizado directo es químicamente resistente a casi cualquier fluido y condición de proceso que pueda observarse en una bomba centrífuga.
El carburo de tungsteno es un material muy versátil como el carburo de silicio, pero es más adecuado para aplicaciones de alta presión ya que tiene una mayor elasticidad, lo que le permite flexionarse muy ligeramente y evitar la distorsión de la cara.Al igual que el carburo de silicio, se puede volver a lapear y pulir.
Los carburos de tungsteno se fabrican con mayor frecuencia como carburos cementados, por lo que no se intenta unir el carburo de tungsteno a sí mismo.Se agrega un metal secundario para unir o cementar las partículas de carburo de tungsteno, lo que da como resultado un material que tiene las propiedades combinadas del carburo de tungsteno y del aglutinante metálico.
Esto se ha utilizado con ventaja al proporcionar mayor tenacidad y resistencia al impacto que las posibles con el carburo de tungsteno solo.Una de las debilidades del carburo de tungsteno cementado es su alta densidad.En el pasado, se utilizaba carburo de tungsteno unido a cobalto, sin embargo, ha sido reemplazado gradualmente por carburo de tungsteno unido a níquel debido a que carece del rango de compatibilidad química requerido para la industria.
El carburo de tungsteno unido a níquel se usa ampliamente para caras de sellos donde se desean propiedades de alta resistencia y tenacidad, y tiene una buena compatibilidad química generalmente limitada por el níquel libre.
GFPTFE
GFPTFE tiene buena resistencia química y el vidrio agregado reduce la fricción de las caras de sellado.Es ideal para aplicaciones relativamente limpias y es más económico que otros materiales.Hay subvariantes disponibles para adaptar mejor el sello a los requisitos y al entorno, mejorando su rendimiento general.
buna
Buna (también conocido como caucho de nitrilo) es un elastómero rentable para juntas tóricas, selladores y productos moldeados.Es bien conocido por su rendimiento mecánico y funciona bien en aplicaciones químicas, petroquímicas y a base de petróleo.También se usa ampliamente para aplicaciones de petróleo crudo, agua, diversos alcoholes, grasas de silicona y fluidos hidráulicos debido a su inflexibilidad.
Como Buna es un copolímero de caucho sintético, funciona bien en aplicaciones que requieren adhesión de metales y material resistente a la abrasión, y este trasfondo químico también lo hace ideal para aplicaciones de selladores.Además, puede soportar bajas temperaturas ya que está diseñado con poca resistencia a ácidos y álcalis suaves.
Buna está limitado en aplicaciones con factores extremos como altas temperaturas, clima, luz solar y aplicaciones de resistencia al vapor, y no es adecuado con agentes desinfectantes de limpieza in situ (CIP) que contengan ácidos y peróxidos.
EPDM
EPDM es un caucho sintético comúnmente utilizado en aplicaciones automotrices, de construcción y mecánicas para sellos y juntas tóricas, tubos y arandelas.Es más caro que el Buna, pero puede soportar una variedad de propiedades térmicas, climáticas y mecánicas debido a su alta resistencia a la tracción duradera.Es versátil e ideal para aplicaciones que involucran agua, cloro, lejía y otros materiales alcalinos.
Debido a sus propiedades elásticas y adhesivas, una vez estirado, el EPDM vuelve a su forma original independientemente de la temperatura.EPDM no se recomienda para aplicaciones de aceite de petróleo, fluidos, hidrocarburos clorados o solventes de hidrocarburos.
Vitón
Viton es un producto de caucho de hidrocarburo fluorado, duradero y de alto rendimiento que se utiliza más comúnmente en juntas tóricas y sellos.Es más caro que otros materiales de caucho, pero es la opción preferida para las necesidades de sellado más desafiantes y exigentes.
Resistente al ozono, la oxidación y las condiciones climáticas extremas, incluidos materiales como hidrocarburos alifáticos y aromáticos, fluidos halogenados y materiales ácidos fuertes, es uno de los fluoroelastómeros más robustos.
Elegir el material correcto para sellar es importante para el éxito de una aplicación.Si bien muchos materiales de sello son similares, cada uno sirve para una variedad de propósitos para satisfacer cualquier necesidad específica.
Hora de publicación: 12-jul-2023