Escoller o material para o selo é importante, xa que xogará un papel á hora de determinar a calidade, a vida útil e o rendemento dunha aplicación, así como de reducir os problemas no futuro. Aquí, analizamos como o ambiente afectará á selección do material do selo, así como algúns dos materiais máis comúns e para que aplicacións son máis axeitados.
Factores ambientais
O ambiente ao que estará exposto un selo é crucial á hora de seleccionar o deseño e o material. Hai unha serie de propiedades clave que os materiais de selado necesitan para todos os ambientes, incluíndo a creación dunha cara de selado estable, capaz de conducir a calor, resistente aos produtos químicos e boa resistencia ao desgaste.
Nalgúns entornos, estas propiedades terán que ser máis fortes que noutros. Outras propiedades do material que se deben ter en conta ao considerar o entorno inclúen a dureza, a rixidez, a expansión térmica, o desgaste e a resistencia química. Ter isto en conta axudarache a atopar o material ideal para o teu selo.
O ambiente tamén pode determinar se se pode priorizar o custo ou a calidade do selo. Para ambientes abrasivos e agresivos, os selos poden ser máis caros debido a que os materiais deben ser o suficientemente fortes como para soportar estas condicións.
Para estes entornos, gastar cartos nunha xunta de alta calidade amortizarase co tempo, xa que axudará a evitar as custosas paradas, reparacións e reacondicionamento ou substitución da xunta que resultaría nunha xunta de menor calidade. Non obstante, en aplicacións de bombeo con fluído moi limpo que teña propiedades lubricantes, poderíase mercar unha xunta máis barata en favor de rolamentos de maior calidade.
Materiais de selado comúns
Carbono
O carbono empregado nas caras de selado é unha mestura de carbono amorfo e grafito, e as porcentaxes de cada un determinan as propiedades físicas do grao final de carbono. É un material inerte e estable que pode ser autolubricante.
Úsase amplamente como unha das dúas caras finais dos selos mecánicos e tamén é un material popular para selos circunferenciais segmentados e aneis de pistón con lubricación en seco ou con pequenas cantidades. Esta mestura de carbono/grafito tamén se pode impregnar con outros materiais para darlle diferentes características, como unha porosidade reducida, un mellor rendemento ao desgaste ou unha maior resistencia.
Un selo de carbono impregnado de resina termoendurecible é o máis común para os selos mecánicos, xa que a maioría dos carbonos impregnados de resina son capaces de funcionar nunha ampla gama de produtos químicos, desde bases fortes ata ácidos fortes. Tamén teñen boas propiedades de fricción e un módulo axeitado para axudar a controlar as distorsións de presión. Este material é axeitado para un uso xeral ata 260 °C (500 °F) en auga, refrixerantes, combustibles, aceites, solucións químicas lixeiras e aplicacións alimentarias e farmacéuticas.
Os selos de carbono impregnados de antimonio tamén demostraron ser eficaces debido á resistencia e ao módulo do antimonio, o que os fai axeitados para aplicacións de alta presión cando se necesita un material máis forte e ríxido. Estes selos tamén son máis resistentes á formación de ampolas en aplicacións con fluídos de alta viscosidade ou hidrocarburos lixeiros, o que os converte no grao estándar para moitas aplicacións de refinería.
O carbono tamén se pode impregnar con formadores de película como fluoruros para funcionamento en seco, aplicacións crioxénicas e de baleiro, ou inhibidores da oxidación como fosfatos para aplicacións de alta temperatura e alta velocidade e turbinas a 800 pés/s e uns 537 °C (1.000 °F).
Cerámica
As cerámicas son materiais inorgánicos non metálicos feitos de compostos naturais ou sintéticos, os máis comúns son óxido de alúmina ou alúmina. Ten un alto punto de fusión, alta dureza, alta resistencia ao desgaste e á oxidación, polo que se usa amplamente en industrias como a maquinaria, a química, o petróleo, a farmacéutica e a automoción.
Tamén ten excelentes propiedades dieléctricas e úsase habitualmente para illantes eléctricos, compoñentes resistentes ao desgaste, medios de moenda e compoñentes de alta temperatura. En purezas elevadas, a alúmina ten unha excelente resistencia química á maioría dos fluídos de proceso, agás algúns ácidos fortes, o que a leva a ser utilizada en moitas aplicacións de selos mecánicos. Non obstante, a alúmina pode fracturarse facilmente baixo choque térmico, o que restrinxiu o seu uso nalgunhas aplicacións onde isto podería ser un problema.
O carburo de silicio fabrícase fusionando sílice e coque. É quimicamente similar á cerámica, pero ten mellores calidades de lubricación e é máis duro, o que o converte nunha boa solución resistente para ambientes agresivos.
Tamén se pode volver lapear e pulir, de xeito que un selo se pode restaurar varias veces ao longo da súa vida útil. Xeralmente úsase de forma máis mecánica, como en selos mecánicos, pola súa boa resistencia á corrosión química, alta resistencia, alta dureza, boa resistencia ao desgaste, pequeno coeficiente de fricción e alta resistencia á temperatura.
Cando se usa para superficies de selos mecánicos, o carburo de silicio resulta nun mellor rendemento, unha maior vida útil do selo, custos de mantemento máis baixos e custos de funcionamento máis baixos para equipos rotatorios como turbinas, compresores e bombas centrífugas. O carburo de silicio pode ter diferentes propiedades dependendo de como se fabricou. O carburo de silicio unido por reacción fórmase unindo partículas de carburo de silicio entre si nun proceso de reacción.
Este proceso non afecta significativamente á maioría das propiedades físicas e térmicas do material, pero si limita a resistencia química do material. Os produtos químicos máis comúns que supoñen un problema son os cáusticos (e outros produtos químicos de pH alto) e os ácidos fortes, polo que o carburo de silicio ligado por reacción non se debe usar con estas aplicacións.
O carburo de silicio autosinterizado fabrícase sinterizando partículas de carburo de silicio directamente xuntas utilizando axentes auxiliares de sinterización sen óxido nun ambiente inerte a temperaturas superiores a 2000 °C. Debido á falta dun material secundario (como o silicio), o material sinterizado directamente é quimicamente resistente a case calquera fluído e condición de proceso que se poida observar nunha bomba centrífuga.
O carburo de volframio é un material moi versátil como o carburo de silicio, pero é máis axeitado para aplicacións de alta presión xa que ten unha maior elasticidade, o que lle permite flexionarse moi lixeiramente e evitar a distorsión da superficie. Do mesmo xeito que o carburo de silicio, pódese volver a lapear e pulir.
Os carburos de volframio fabrícanse na maioría dos casos como carburos cementados, polo que non se intenta unir o carburo de volframio a si mesmo. Engádese un metal secundario para unir ou cementar as partículas de carburo de volframio, o que resulta nun material que ten as propiedades combinadas do carburo de volframio e do aglutinante metálico.
Isto aproveitouse con vantaxe ao proporcionar unha maior tenacidade e resistencia ao impacto que a posible co carburo de volframio só. Unha das debilidades do carburo de volframio cementado é a súa alta densidade. No pasado, utilizábase carburo de volframio con cobalto, pero foi substituído gradualmente polo carburo de volframio con níquel debido a que carece do rango de compatibilidade química requirido para a industria.
O carburo de volframio ligado a níquel úsase amplamente para superficies de selado onde se desexan propiedades de alta resistencia e tenacidade, e ten unha boa compatibilidade química xeralmente limitada polo níquel libre.
GFPTFE
O GFPTFE ten boa resistencia química e o vidro engadido reduce a fricción das caras de selado. É ideal para aplicacións relativamente limpas e é máis barato que outros materiais. Hai subvariantes dispoñibles para adaptar mellor o selado aos requisitos e ao ambiente, mellorando o seu rendemento xeral.
Buna
A buná (tamén coñecida como goma de nitrilo) é un elastómero rendible para xuntas tóricas, selantes e produtos moldeados. É coñecido polo seu rendemento mecánico e ten un bo rendemento en aplicacións a base de petróleo, petroquímicas e químicas. Tamén se usa amplamente para aplicacións de petróleo cru, auga, diversos alcohois, graxas de silicona e fluídos hidráulicos debido á súa inflexibilidade.
Como a Buna é un copolímero de caucho sintético, funciona ben en aplicacións que requiren adhesión metálica e material resistente á abrasión, e estes antecedentes químicos tamén a fan ideal para aplicacións de selantes. Ademais, pode soportar baixas temperaturas xa que está deseñada con pouca resistencia aos ácidos e aos álcalis suaves.
A Buna ten limitacións en aplicacións con factores extremos, como altas temperaturas, inclemencias meteorolóxicas, luz solar e resistencia ao vapor, e non é axeitada con axentes desinfectantes de limpeza in situ (CIP) que conteñan ácidos e peróxidos.
EPDM
O EPDM é unha goma sintética que se emprega habitualmente en aplicacións automotrices, de construción e mecánicas para selos, xuntas tóricas, tubos e arandelas. É máis cara que a Buna, pero pode soportar unha variedade de propiedades térmicas, meteorolóxicas e mecánicas debido á súa alta resistencia á tracción de longa duración. É versátil e ideal para aplicacións que impliquen auga, cloro, lixivia e outros materiais alcalinos.
Debido ás súas propiedades elásticas e adhesivas, unha vez estirado, o EPDM recupera a súa forma orixinal independentemente da temperatura. O EPDM non se recomenda para aplicacións con aceite de petróleo, fluídos, hidrocarburos clorados ou solventes de hidrocarburos.
Vitón
O vitón é un produto de caucho de hidrocarburos fluorados, de alta e longa duración que se emprega habitualmente en xuntas tóricas e selos. É máis caro que outros materiais de caucho, pero é a opción preferida para as necesidades de selado máis complexas e esixentes.
Resistente ao ozono, á oxidación e ás condicións meteorolóxicas extremas, incluídos materiais como hidrocarburos alifáticos e aromáticos, fluídos haloxenados e materiais ácidos fortes, é un dos fluoroelastómeros máis robustos.
Escoller o material correcto para o selado é importante para o éxito dunha aplicación. Aínda que moitos materiais de selado son similares, cada un serve para unha variedade de propósitos para satisfacer calquera necesidade específica.
Data de publicación: 12 de xullo de 2023