Un equipo de mantenimiento reemplazó un calentador de inmersión de acero inoxidable averiado por una unidad de PTFE en un tanque de revestimiento de ácido sulfúrico. El calentador de acero inoxidable había utilizado una brida de acero estándar de 100 mm atornillada a la pared del tanque. El calentador de PTFE llegó con un patrón de brida coincidente y el equipo lo atornilló en su lugar utilizando la brida y la junta existentes. Se filtró en dos semanas. La fuga no estaba en la junta-sino en la transición de PTFE-a-brida, donde el polímero se había enfriado-se había alejado del acero bajo la carga del perno.
La compatibilidad de las bridas es uno de los temas que más se pasa por alto en el reemplazo de calentadores. Un calentador de PTFE puede tener el mismo patrón de pernos y dimensiones de brida que la unidad de acero inoxidable que reemplaza, pero el comportamiento del material es fundamentalmente diferente. El PTFE en frío-fluye bajo carga de compresión sostenida. El acero inoxidable no. Un diseño de brida que funcione para acero inoxidable puede fallar con PTFE.
Por qué el PTFE no puede utilizar el mismo diseño de brida
Los calentadores de inmersión de acero inoxidable suelen estar soldados a una brida de acero. La articulación es rígida y permanente. Los pernos de la brida comprimen una junta contra la pared del tanque y el contacto de metal-con-metal mantiene el sello indefinidamente.
Los calentadores de PTFE no se pueden soldar a una brida de acero de la misma manera. El polímero se captura mecánicamente en una ranura, se une químicamente a la brida o se moldea por compresión-alrededor de un inserto de metal. Cada uno de estos métodos se comporta de manera diferente bajo carga de perno y ciclos térmicos.
La diferencia fundamental es el flujo en frío. El PTFE se deforma lentamente bajo una tensión de compresión sostenida. Cuando se aprietan los pernos de la brida, el PTFE se comprime. Al cabo de semanas o meses, continúa deformándose, lo que reduce la presión de contacto en el sello. Los pernos permanecen apretados, pero el PTFE se ha relajado y se separa de la superficie de sellado. Se produce una fuga.
| Tipo de junta de brida | Calentador de acero inoxidable | Calentador de PTFE | Compatibilidad |
|---|---|---|---|
| Brida soldada | Estándar | No aplicable | No |
| Junta de compresión | Obras | Flujos fríos, fugas. | No |
| Unido químicamente | No aplicable | El adhesivo se degrada | Limitado |
| Enclavado mecánicamente | No aplicable | Lo mejor para PTFE | Requiere nueva brida |
| Brida de acero revestida de PTFE- | No aplicable | Bueno para PTFE | Requiere nueva brida |
Compatibilidad de juntas de brida para calentadores de inmersión de acero inoxidable y PTFE
El problema del par de apriete del perno
Las bridas de acero inoxidable están diseñadas para apretarse a un valor específico que comprime la junta y mantiene el sello. El torque es lo suficientemente alto como para crear un sello positivo, pero no tan alto como para dañar la brida o la junta.
Las bridas de PTFE requieren un par de torsión más bajo. Un exceso de torsión comprime el PTFE más allá de su límite elástico, lo que acelera el flujo en frío y, de hecho, reduce la integridad del sello. Al aplicar -un torque insuficiente no se logra crear el sello inicial. La ventana de torsión es estrecha y cambia a medida que el PTFE se relaja con el tiempo.
Una brida de acero inoxidable atornillada a un calentador de PTFE con el mismo par utilizado para un calentador de acero inoxidable aplastará el PTFE y provocará una falla prematura. La especificación de torsión debe coincidir con el diseño de la brida de PTFE, no con la instalación original de acero inoxidable.
| Tamaño de brida | Torque de acero inoxidable | Par de torsión de PTFE | Notas |
|---|---|---|---|
| 50mm | 20–25 N·m | 10–15 N·m | El PTFE requiere un par de torsión más bajo |
| 80 milímetros | 30–40 N·m | 15–22 N·m | Vuelva a apretar después de 24 horas |
| 100 milímetros | 40–55 N·m | 20–30 N·m | Vuelva a apretar después de 24 horas |
| 150mm | 60–80 N·m | 30–45 N·m | Vuelva a apretar después de 24 horas |
Especificaciones de par de apriete para bridas de acero inoxidable frente a bridas de PTFE
Cuándo se puede reutilizar la brida existente
En algunos casos, la brida existente se puede reutilizar con un calentador de PTFE, pero sólo si la brida está diseñada para PTFE y la unión se realiza correctamente. Una brida de acero revestida de PTFE-con una transición de PTFE entrelazada mecánicamente puede acoplarse a una boquilla de tanque existente si el patrón de pernos y la superficie de la junta coinciden.
El requisito clave es que la brida del calentador de PTFE debe estar diseñada para la boquilla del tanque. La brida debe proporcionar una superficie de sellado plana y lisa, y el PTFE debe capturarse de manera que no pueda fluir en frío-fuera del sello. Una simple junta de compresión entre la brida de PTFE y la boquilla del tanque no es suficiente.
Cuando se requiere una nueva brida
Se requiere una nueva brida cuando la brida existente está diseñada para un calentador de metal soldado y no puede acomodar la transición de PTFE. Esta es la situación más común al reemplazar un calentador.
La nueva brida debe especificarse con el calentador de PTFE. Debe incluir una transición de PTFE entrelazada mecánicamente, una superficie de sellado diseñada para el material de la junta y orificios para pernos que coincidan con la boquilla del tanque. El material de la brida debe ser compatible con la química del proceso:-acero recubierto, acero inoxidable o PTFE sólido, según la aplicación.
Pasos prácticos para el reemplazo de bridas
Mida la boquilla del tanque existente: diámetro del círculo de pernos, tamaño y número de orificios para pernos y dimensiones de la superficie de sellado. Estos determinan la brida que encajará.
Especifique la brida con el calentador de PTFE. El fabricante del calentador debe proporcionar una brida que coincida con la boquilla y esté diseñada para la transición de PTFE.
Utilice el material de junta correcto. Son comunes las juntas envolventes de PTFE, Viton o EPDM. La junta debe ser compatible con la química del proceso y la temperatura de funcionamiento.
Apriete los pernos según la especificación de PTFE, no según la especificación de acero inoxidable. Vuelva a apretar después de 24 horas y nuevamente después de una semana para compensar el flujo frío inicial.
Cuando la compatibilidad de bridas revela un problema mayor
Una brida que gotea repetidamente, incluso después de volver a apretarla, indica que el diseño de la junta no es adecuado para la aplicación. Una brida de PTFE entrelazada mecánicamente con una junta del tamaño adecuado y un torque de perno correcto resuelve la mayoría de los problemas de fugas. Una configuración personalizada del calentador de inmersión de PTFE con una brida diseñada específicamente para la transición del polímero garantiza una unión libre de fugas. El proceso de especificación requiere las dimensiones de la boquilla del tanque, la química del proceso, la temperatura de funcionamiento y el diseño de la brida del calentador original.
