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Juntas

Las juntas se utilizan para crear un sello estático entre dos partes fijas de un ensamblaje mecánico y para mantener ese sello bajo condiciones de operación, las cuales pueden variar dependiendo de los cambios en las presiones y temperaturas. Si fuera posible tener un acoplamiento perfecto entre las dos partes fijas del ensamblaje mecánico y si además fuera posible mantener el contacto de estas partes en condiciones extremas de operación, no se requería de una junta.

Esto es prácticamente imposible debido al tamaño de las partes, la dificultad de contar con acabados suaves y lisos en las superficies de la unión, corrosión y erosión de las superficies de contacto y debido a la gran cantidad de ensambles mecánicos presentes en el entorno industrial. Como consecuencia de esto, se utilizan juntas que son relativamente baratas, para proporcionar el elemento de sellado entre las dos partes fijas del ensamblaje mecánico.

Las juntas se clasifican en tres categorías generales: no metálicas, semimetálicas y metálicas. Dentro de cada categoría hay una amplia gama de materiales y geometrías de juntas para cumplir con los diferentes requisitos de las distintas aplicaciones y estándares de la industria.

Conoce los distintos tipos de juntas que ofrecemos.

No hay una definición clara de estos dos términos y las diferentes industrias a menudo utilizan el termino sello y el termino junta de una manera muy ambigua. En la literatura se utilizan las siguientes definiciones para diferenciar ambos términos.

Los sellos están diseñados para ser energizados por presión, principalmente por la presión del fluido a sellar. La carga de compresión en el sello es suficiente para proporcionar un sello inicial de baja presión, pero cuando se presuriza, la activación posterior proviene de las propiedades o del diseño del sello.

Las juntas están diseñadas para ser energizadas por compresión, se sujetan con suficiente fuerza para que la energía almacenada en el material de la junta resista la presión del fluido. Una junta se describe como el elemento utilizado para sellar dos superficies, almacenando energía entre ellas. Así, la junta tiene que soportar las fuerzas generadas por los pernos de la unión mecánica, y por lo tanto el trabajo y energía dada a la unión atornillada se “almacena” en el material de la junta.

Uno de los factores mas importantes en la selección del tipo de junta adecuada es la selección del material adecuado que será compatible con la aplicación. El material ideal de cualquier junta reuniría las siguientes características:

  • La resistencia química del politetrafluoroetileno, conocido por el nombre comercial teflón
  • La resistencia al calor del grafito flexible
  • La fuerza y resistencia del acero
  • El bajo costo del caucho

Desafortunadamente, en la actualidad no se conoce ningún material que tenga todas estas características, de hecho, cada material tiene ciertas limitaciones que restringen su uso. Es posible superar las limitaciones parcialmente a través de varios métodos como:

  • Incluyendo insertos de refuerzo en el material
  • Utilizando una combinación de materiales
  • Variar la construcción y/o densidad del material
  • Modificar el diseño de la unión para superar las limitaciones

Evidentemente, existe una gran cantidad de factores que afectan la selección del material, pero principalmente la selección está influenciada por los siguientes factores:

  1. Temperatura del fluido: la temperatura del fluido afecta de dos maneras a la junta. Las características físicas del material están determinadas por la temperatura, incluyendo el estado del material, el punto de oxidación y la resiliencia. Las propiedades mecánicas (principalmente la relajación por fluencia o tensión) y químicas dependen en gran medida de la temperatura.
  1. Presión del fluido: la presión interna actúa de dos maneras contra una junta. Primero, la fuerza final hidrostática, igual a la presión multiplicada por el área de limite de presión, tiende a querer separar la unión. A esta fuerza debe oponerse la fuerza de sujeción de la unión. La diferencia entre la fuerza de sujeción inicial de la unión y la fuerza final hidrostática es la carga residual de la unión. La carga residual debe ser positiva para evitar fugas en la junta. La magnitud de la carga residual de la unión requerida para prevenir fugas depende del estilo de junta seleccionada y del material de la junta. Segundo, la presión interna actúa para extruir la junta a través de las superficies de contacto.
  1. Las características químicas del fluido: la junta debe ser resistente al deterioro por ataque químico del fluido. La gravedad del ataque y la corrosión resultante depende de la temperatura del fluido y del tiempo de explosión de la junta con el fluido.
  1. Compatibilidad con las superficies de contacto: la junta está diseñada para ser el componente renovable, por lo que debe ser mas blanda o deformable que las superficies de contacto. Además, la junta también debe ser químicamente compatible. En el caso de las juntas metálicas, esto significa que se debe tener en cuenta la corrosión galvánica. Los efectos de la corrosión galvánica se pueden minimizar seleccionando metales para la junta y para las partes fijas del ensamblaje mecánico cercanos a la serie galvánica. De lo contrario, la junta debe ser anódica para evitar daños a las superficies de las partes fijas del ensamblaje mecánico.

El grosor de las juntas semimetálicas y metálicas generalmente no altera la presión y temperatura de la junta. Por lo tanto, el grosor de la junta no es un factor crítico en la selección de juntas semimetálicas y metálicas. El grosor de la junta depende típicamente de la construcción del material de la junta, la cual, depende de las restricciones de fabricación y manipulación.

Por el contrario, el grosor de las juntas no metálicas si altera la presión y temperatura de la junta. En general, las juntas más gruesas tendrán una clasificación de presión y temperatura mas baja. Esta reducción puede ser compensada con una carga de compresión adicional, hasta el valor máximo que pueda ser soportado por la junta para el espesor dado.

Para juntas no metálicas, el objetivo es seleccionar el material mas delgado capaz de compensar las irregularidades de las superficies de sellado. Es decir, compensar los daños, la deformación, la desigualdad y la desalineación de las de las superficies de las partes. A menos que las superficies de sellado sean nuevas, la evaluación del estado de las mismas solo puede realizarse cuando se desmontan las partes del ensamblaje mecánico. Por lo tanto, es difícil determinar el grosor de junta óptimo para cada aplicación particular. A partir de las ventajas de las juntas delgadas como las ventajas de las juntas gruesas es posible contar con una guía general para seleccionar el grosor óptimo para la junta.

Ventajas de las juntas delgadas

Por lo general, se considera que las juntas delgadas son de 1.58 mm (1/16”) o mas delgadas. Una junta delgada en operación proporciona los siguientes beneficios:

  • Mayor resistencia a la ruptura debido a la menor superficie expuesta a la presión interna.
  • Menor caudal de fuga debido a la permeabilidad a través de la junta. Un área mas pequeña expuesta al fluido proporciona menor posibilidad que el fluido permee a través del material.
  • Mejor retención del torque en los sujetadores del ensamblaje mecánico debido a una mejor resistencia a la relajación por fluencia. Para un material dado, la resistencia a la relajación por fluencia mejora a medida que disminuye el grosor.

Ventajas de las juntas gruesas

Por lo general, se considera que las juntas gruesas son de 3.17 mm (1/8”) o mas gruesas. Típicamente, una junta más gruesa pueda deformarse más durante la instalación, permitiendo que la junta rellene las irregularidades de las superficies a sellar. La cantidad de deformación depende tanto de la compresibilidad de la junta como del grosor de la misma. Una junta gruesa en operación proporciona los siguientes beneficios:

  • Mayor deformación para rellenar las irregularidades de las superficies a sellar.
  • Reducir el caudal de fuga cerrando los posibles caminos de fuga entre la junta y la superficie a sellar.
  • Mejor tolerancia a la desalineación de las piezas las partes del ensamblaje mecánico.

En general, en la industria es típico encontrar lo siguiente:

  • Las bridas estándar de cara elevada en estado nuevo utilizan normalmente juntas de 1.58 mm (1/16”) para diámetros nominales de hasta 609.6 mm (24”). Para diámetros nominales mayores a 609.6 mm (24”) se utilizan normalmente juntas de 3.17 mm (1/8”)
  • Las bridas estándar de cara plana en estado nuevo utilizan normalmente juntas de 3.17 mm (1/8”), ya que el diseño de este tipo de brida es mas delgado y por lo tanto con menos rigidez
  • Las bridas no estándar de tubería, hechas de acero revestido de vidrio o de plástico, suele utilizar juntas de 3.17 mm (1/8”)
  • Las superficies de las partes fijas de equipos pequeños utilizan juntas de 1.58 mm (1/16”) o de menor grosor para reducir el posible caudal de fuga y retener mejor el torque de los sujetadores.
  • Las superficies de las partes fijas de equipos grandes utilizan juntas de 6.35 mm (1/4”) para rellenar las típicas irregularidades de sus superficies a sellar.

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