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Nov 30, 2023

Sellos estáticos para condiciones de frío extremo

La popularidad del gas natural está creciendo exponencialmente debido a su bajo costo, bajo

La popularidad del gas natural está creciendo exponencialmente debido a su bajo costo, bajo riesgo de transporte y almacenamiento, y su estatus como uno de los combustibles fósiles de combustión más limpia. Con la creciente presión mundial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, la necesidad de satisfacer la creciente demanda de energía y al mismo tiempo reducir estas emisiones es más importante que nunca.

Los hidrocarburos se componen de hidrógeno y carbono que liberan energía al combinarse con oxígeno para formar H20 y CO2. La madera seca ofrece una proporción combustible de carbono a hidrógeno de aproximadamente 10 a 1. El carbón reemplazó a la madera e impulsó la revolución industrial con una proporción de 2 a 1. El petróleo, como el queroseno, tiene una proporción de aproximadamente 1 a 2. El gas natural se compone principalmente de metano (CH4), que tiene una proporción de 1 a 4. Eso es una ganancia de eficiencia de 40 veces de madera a gas natural y ocho veces de carbón a CH4. Esta mejora en la eficiencia energética también hace que la energía sea más limpia porque se generan menos cenizas y residuos. El gas natural también puede contribuir en gran medida al efecto de los gases de efecto invernadero debido a su intensidad de hidrocarburo y hace que sea importante sellar correctamente el producto en las juntas selladas.

Hay una revolución global en torno al gas natural: con tecnología moderna en la extracción, se está canalizando y enviando a nivel mundial (Imagen 1). El transporte de gas natural licuado es único porque debe licuarse y, para hacerlo, debe enfriarse a aproximadamente -260 F (-162 C). En este punto, el gas se condensa en su forma líquida. Esto es importante porque el gas natural licuado se puede comprimir a aproximadamente 1/600 de su volumen original, lo que aumenta sustancialmente la cantidad que se puede enviar y almacenar.

Desde el punto de vista del sellado, las aplicaciones criogénicas son problemáticas debido a las temperaturas extremadamente frías que provocan la expansión y contracción de la conexión atornillada. Los materiales a base de elastómero se vuelven duros y quebradizos cuando se exponen a bajas temperaturas y no se recomienda que excedan los -100 F (-73 C). A bajas temperaturas, el material a base de elastómero no se adapta bien a la superficie de sellado y las estrías de la brida, lo que puede provocar una vía de fuga. La fragilidad del material de una junta puede hacer que pierda sus propiedades de recuperación, particularmente si la aplicación pasa por ciclos de amplias fluctuaciones de temperatura. Además, la fragilidad puede hacer que el material de la junta se agriete, lo que puede ser catastrófico y causar problemas de seguridad.

Cuando se habla de materiales de sellado criogénico, generalmente se utilizan dos tipos principales: grafito flexible y politetrafluoroetileno (PTFE).

El grafito flexible se usa a menudo en la industria del sellado por su capacidad para sellar bien en aplicaciones de alta y baja temperatura, al mismo tiempo que tiene una buena resistencia química. Más datos sobre el grafito flexible incluyen:

El PTFE se utiliza en todo tipo de aplicaciones por su inercia química y su capacidad para formar un sello eficaz con tensiones de junta más bajas. (Ver Imagen 4.)

Los beneficios del PTFE como material para juntas incluyen:

Con material de PTFE virgen, la fluencia es una preocupación. Pero con los avances en varios materiales de relleno, esto puede anularse o reducirse drásticamente.

Las certificaciones de prueba para gas natural licuado (GNL) y otras aplicaciones de servicios criogénicos que podrían indicar que el material ha sido probado para uso a baja temperatura incluyen:

Otro problema, la pérdida de carga del perno en la junta cuando tiene un ciclo térmico, puede comprometer la junta y causar una fuga. Es esencial asegurarse de que la junta tenga suficiente energía almacenada a partir del análisis de la carga del perno y, en algunos casos, es necesario el uso de la tecnología de resorte de disco de brida para complementar el recorrido de la junta.

Por último, aunque la selección del material de la junta en las aplicaciones de sellado criogénico y de GNL es importante, no se puede enfatizar lo suficiente que la instalación adecuada sigue siendo una parte crítica en el conjunto de brida de unión atornillada (BJFA). Usar el valor de torque recomendado por el fabricante mientras se usa un método de instalación comprobado como los que se enumeran en ASME PCC-1, Apéndice F, siempre debe ser el primer paso.

Asegúrese de que la instalación se complete a temperatura ambiente y, al igual que con el apriete en caliente, nunca se recomienda volver a apretar a bajas temperaturas.

Es bueno saber que la tecnología de sellado avanza para resolver nuevos desafíos a medida que el mundo avanza hacia la eficiencia energética y continúa convirtiendo sus fuentes de energía.

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Chett Norton, CET, es el gerente de control de calidad/ingeniería de Triangle Fluid Controls Ltd., con 16 años de experiencia tanto en sellado de fluidos como en procesos industriales. Es miembro certificado de la Asociación de técnicos y tecnólogos certificados en ingeniería de Ontario: disciplina mecánica y miembro activo del comité técnico de juntas de la Asociación de sellado de fluidos.

Ron Frisard obtuvo una licenciatura en tecnología de ingeniería mecánica en 1989 de la Universidad Northeastern en Boston. Ha trabajado para AW Chesterton Company durante los últimos 27 años en todas las facetas del empaque mecánico, incluida la ingeniería de aplicaciones, la investigación y el desarrollo, la capacitación y el marketing. Actualmente se centra en la gestión global de líneas de productos para sellado rotativo y estacionario.