Al diseñar juntas para aplicaciones complejas, la junta tórica debe ser un punto clave a tener en cuenta. La elección de la junta tórica adecuada para entornos difíciles determinará el éxito o el fracaso de la estanqueidad. Puede ser difícil encontrar una junta tórica bien diseñada fabricada con el material adecuado para su entorno, pero puede empezar por considerar los factores principales que afectarán a su junta, entre otros:
- Temperatura
- Exposición química / contaminación
- Vapor
- Presión
- Aplicaciones dinámicas o estáticas
- Disponibilidad de materiales
Una vez determinados estos parámetros, puede abordar el siguiente obstáculo: elegir el material de la junta tórica.
ELECCIÓN DEL MATERIAL DE LA JUNTA TÓRICA
Dependiendo de sus parámetros y aplicación, determinados cauchos o plásticos pueden ser más adecuados para sus necesidades. Hemos recopilado una lista de cinco ideas comunes que se adaptan mejor a diversas aplicaciones y precios.
PERFLUOROELASTÓMEROS (FFKM)
El perfluoroelastómero (también conocido como FFKM) se desarrolló por primera vez en la década de 1960. Se trata de un caucho sintético fluorado a base de carbono. El FFKM es conocido por su resistencia química y térmica y sus altas prestaciones. El FFKM es la elección típica para muchas aplicaciones. Aunque puede resultar caro, el FFKM suele durar más que otras alternativas inferiores, lo que lo hace más rentable a largo plazo.
VENTAJAS:
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- Altas temperaturas, hasta aproximadamente 330°C y temperaturas más bajas, hasta -45°C
- Compatibilidad química casi universal
- Excelente resistencia a la permeación de gases y líquidos
- Excelente resistencia a la intemperie y al ozono
- Autoextinguible y no inflamable en el aire
- Propiedades de baja desgasificación (bajos extractables)
- Buenas propiedades mecánicas, mejorando el rendimiento de sellado
- Apto para descompresión explosiva, CIP (limpieza in situ), SIP (vapor in situ), USP Clase VI y FDA
DESAVENTAJAS
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- El FFKM no debe utilizarse con metales alcalinos fundidos o gaseosos
- Coste superior
¿PARA QUÉ APLICACIONES ES MÁS ADECUADO EL FFKM?
El FFKM es el más adecuado para aplicaciones de alta temperatura en las que fallarían otros materiales. Vemos FFKM en casi todas las industrias, pero en especial en petróleo y gas (donde sus cualidades de descompresión rápida de gas y descompresión explosiva son críticas), aplicaciones médicas y farmacéuticas (ya que puede soportar el autoclave y la radiación gamma), y semiconductores.
Aplicaciones
- Equipos de cromatografía de líquidos
- Cierres mecánicos
- Equipos de pintura
- Bombas y válvulas
- Combustibles aeroespaciales, y aceites
Aplicaciones de semiconductores:
- Pulverizadores, inyectores y reactores químicos
- Conectores, controles y filtros
- Equipos petroquímicos, gas ácido
- Equipos de manipulación y pulverización de tinta
- Ácidos y alquinos inorgánicos y orgánicos
- Cetonas, Ésteres, Éteres, Aldehídos
- Grabado
- LPCVD
- Litho/Track
- ECP
- Válvulas de escape
Denominaciones:
FFKM según la norma ASTM 1418) americana es el equivalente a FFPM según la norma ISO/DIN 1629)
Algunos de nuestros productos:
Isolast® PureFab™ FFKM de Trelleborg una de las aplicaciones para semiconductores
FLUOROELASTÓMEROS (FKM)
El término FKM significa fluoroelastómero (Fluor Carbon Monomeer). Este tipo de material se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial como antídoto contra las fugas de las estanqueidades de nitrilo que plagaban los aviones de la época. Los polímeros fluorados que se desarrollaron como solución a este problema contenían enlaces flúor-carbono químicamente inertes que ofrecen una combinación de rendimiento a altas temperaturas y una gran resistencia química. Existen dos tipos principales de FKM:
FKM tipo 1 y tipo 2. Estos grados se comercializaron en la década de 1950. El contenido de flúor de este material, que oscila entre el 26,7% y el 67%, ofrece una mayor resistencia química.
VENTAJAS:
- Amplio rango de temperaturas que puede soportar,
- Resistencia química, excelente
- Resistencia a la intemperie y al ozono
- Mayor resistencia a la combustión que los hidrocarburos no fluorados
- Alta densidad
- Tacto de alta calidad
- Buenas propiedades mecánicas
DESVENTAJAS:
- Tendencia a hincharse en disolventes fluorados
- Imposibilidad de utilizarlo con metales alcalinos fundidos o gaseosos
- Precio más elevado en comparación con otros hidrocarburos no fluorados
- Fallo rápido al elegir el grado incorrecto, etc.
Aplicaciones
Las aplicaciones del material FKM incluyen la industria del automóvil, el procesamiento químico, la producción de petróleo y gas, la maquinaria pesada y las aplicaciones aeroespaciales.
No confundir:
Los términos FPM, FKM y Viton® suelen dar lugar a confusiones e interpretaciones erróneas. En realidad, todas estas denominaciones corresponden a un único material de base: el caucho fluorado.
FPM es la abreviatura internacional según DIN/ISO, mientras que
FKM es la forma abreviada de la categoría de fluoroelastómeros según la norma americana ASTM.
Viton® es la marca registrada de DuPont Performance Elastomers.
La diferencia clave entre el FKM y el FFKM es que el FKM ofrece un menor grado de versatilidad en comparación con el FFKM. El FFKM puede soportar temperaturas comparativamente más altas que el FKM. Además, el FKM es más resistente a la combustión que los compuestos de hidrocarburos no fluorados, mientras que el FFKM es autoextinguible y no inflamable en el aire. Además, en cuanto a aplicaciones, el FKM se utiliza en automoción, procesamiento químico, producción de petróleo y gas, maquinaria pesada, aplicaciones aeroespaciales, etc., mientras que el FFKM es útil como accesorio habitual en las industrias aeroespacial y automovilística.
POLITETRAFLUOROETILENO (PTFE)
El politetrafluoroetileno también se conoce como PTFE o por su marca comercial teflón. Similar al FFKM, el PTFE tiene un alto peso molecular de flúor y carbono. Sin embargo, el PTFE es un plástico duro, por lo que es poco elástico y muy rígido, mientras que el FFKM es extremadamente flexible.
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VENTAJAS:
- No se ve afectado por los ácidos, álcalis y disolventes conocidos, lo que le confiere una resistencia química máxima.
- Bajo coeficiente de fricción, lo que lo convierte en una excelente opción antiadherente
- Rango de temperaturas muy amplio, de –200°C a 250°C
- Químicamente inerte
- Autolimpiable
- Duradero
- No inflamable
- Buena resistencia a la corrosión
- Alta resistencia eléctrica
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DESVENTAJAS:
- Muy duro; por lo tanto, presenta un pobre fraguado por compresión
- No se puede cementar
- No se puede soldar
Aplicaciones del PTFE
El PTFE es el más adecuado para aplicaciones que no necesitan un alto juego de compresión, pero sí una excelente resistencia química y térmica. Esto incluye dispositivos médicos, revestimientos y control de plagas. También funciona bien a temperaturas ultrabajas, como en la industria aeroespacial y del automóvil.
ETILENO PROPILENO (EPDM)
El etileno propileno (EPDM) es un copolímero extremadamente duradero que ofrece una de las mejores resistencias al frío que se pueden encontrar.
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VENTAJAS:
- Excelente resistencia al ozono, la luz solar y la intemperie
- Puede soportar temperaturas extremadamente frías, con una temperatura de funcionamiento tan baja como -50°C (con máximos de 150°C)
- Se comprime bien
- Muy resistente a los desgarros, la abrasión y el vapor de agua
- Se adhiere muy bien al metal
- Funciona bien con adhesivos
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DESVENTAJAS
- No se lleva bien con combustibles, aceites y disolventes no polares
Aplicaciones del EPDM
El EPDM es uno de los tipos de goma de caucho más versátiles y el más adecuado para aplicaciones exteriores. Es muy resistente al envejecimiento, incluso cuando se expone a las condiciones externas más agresivas: vapor, rayos UV, ozono, salitre o condiciones climáticas extremas. Las láminas de EPDM mantienen sus propiedades incluso cuando se someten a una amplia gama de diferencias de temperatura. Por ello, se utiliza sistemáticamente en la industria general y en aplicaciones de construcción, automoción, náutica y exteriores, e incluso en gamas de alimentación como las de FoodPro de Trelleborg
CAUCHO NITRILO BUTADIENO (NBR) ó Buna-N
El caucho nitrilo butadieno (NBR) o Buna-N es uno de los elastómeros más populares del mercado. Inventado en los años 30 en Alemania por la empresa BASF. Es muy común en numerosas aplicaciones por su bajo coste y sus amplias ventajas. El NBR puede ser una solución potencial para entornos duros, como aplicaciones extremadamente abrasivas.
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VENTAJAS:
- Excelente resistencia a la abrasión.
- Buena compresión
- Buena resistencia al desgarro
- Buena resistencia a los disolventes no polares
- Buena resistencia al agua
- Buena resistencia al aceite
- Más barato que los fluoroelastómeros
- Buena resistencia a bajas temperaturas hasta -54°C
- Buena resistencia a aceites y combustibles
- Bajo coste
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DESVENTAJAS:
- Escasa resistencia al ozono, a la luz solar y a la intemperie
- Resistencia limitada a las altas temperaturas
- Poca resistencia a las llamas
Aplicaciones del NBR
El NBR (Caucho de de nitrilo) o Buna-N se utiliza universalmente en aplicaciones básicas de estanqueidad porque es de bajo coste y ofrece amplias ventajas además de propiedades físicas. Lo vemos a menudo en aplicaciones de automoción, tratamiento y filtración de agua, y piscinas y spas.
En entornos hostiles, el NBR destaca en la industria aeroespacial y otras aplicaciones de baja temperatura. También funciona bien en aplicaciones dinámicas en las que otros polímeros fallarían.
¿Y cual sería la decisión?
En entornos difíciles, lo primero que debe hacer es elegir el material adecuado para su junta tórica, pero hay otras muchas consideraciones. Es posible que necesite una forma o un tamaño distintos de los previstos inicialmente. Aunque en un principio pensara en el NBR por su precio, es posible que falle con tanta frecuencia que una junta tórica de FFKM podría haberle ahorrado dinero desde el principio, incluso con una inversión inicial mayor.
Lo mejor que puede hacer para tomar la decisión final es trabajar con un experto en estanquidad que pueda ofrecerle su experiencia y soluciones personalizadas. Tomemos este ejemplo, por ejemplo, cuando un fabricante de recipientes de alta presión acudió a nuestros ingenieros en busca de una solución.
Necesitaban una junta para un recipiente de alta presión y alta temperatura que debía resistir 20.000 PSI y temperaturas de hasta 550°F. Como dificultad añadida: tenía que encajar en una ranura de junta tórica normal sin anillos de apoyo.
Nuestro equipo pudo identificar uno de nuestros compuestos perfluoroelastómeros de alta temperatura patentados, que puede soportar temperaturas de hasta 600 °F. Nuestros expertos también detectaron algunos componentes de diseño que podían mejorarse para evitar la formación de un hueco de extrusión en las juntas metálicas a altas temperaturas.
Al realizar estos cambios y utilizar el compuesto recomendado, este fabricante obtuvo una junta funcional que superó todas las pruebas requeridas y se puso en funcionamiento.
Nuestra línea FFKM, de Trelleborg, ha sido la solución para muchos fabricantes. Disponemos de compuestos que se adaptan a casi todas las necesidades, incluido uno que se fabrica, limpia y envasa en una sala blanca para requisitos ultrapuros. Está disponible a una fracción del coste y del plazo de entrega de otras formulaciones de FFKM, con un plazo medio de 6-8 semanas.
