Empacaduras

Te explicamos todo sobre las empacaduras, su clasificación y factores al comprar una empacadura.

Empacaduras
Las empacaduras son indispensables para el correcto funcionamiento del motor.

¿Qué son las empacaduras?

Las empacaduras son aquellos sellos mecánicos que llenan el espacio entre dos o más superficies mecanizadas, generalmente para evitar fugas de lubricante hacia el exterior por algún pequeño defecto en el proceso de fabricación y de las zonas de cierre u otros mecanismos que tengan presión interna como motores o compresores.

Por lo general, es deseable que la empacadura esté hecha de un material que, hasta cierto punto, ceda de tal manera que pueda deformarse y llenar firmemente el espacio para el que está diseñado, incluidas las pequeñas irregularidades.

Dado el costo potencial y las implicaciones de seguridad de las empacaduras defectuosas o con fugas, es fundamental que se seleccione el material de empacadura correcto para satisfacer las necesidades de la aplicación.

El material de las empacaduras puede ser: caucho, silicona, metal blando, corcho, fieltro, fibra de vidrio o un polímero plástico (policlorotrifluoroetileno). Las empacaduras para aplicaciones específicas, como los sistemas de vapor de alta presión, pueden contener asbesto. Sin embargo, debido a los peligros para la salud asociados con la exposición al asbesto, se utilizan materiales para empacaduras sin asbesto cuando es práctico.

Tipos de empacaduras

El material y la forma son especificaciones importantes de las empacaduras, ya que dependiendo de su tipo estas proporcionan las propiedades en contra de ataques corrosivos, temperaturas y presiones extremas, carga mecánica impartida por las superficies de contacto y condiciones de funcionamiento dinámicas.

Según el tipo de material empleado y la construcción, las empacaduras se pueden dividir en tres categorías principales:

  • Empacaduras no metálicas. Las empacaduras no metálicas se usan normalmente para presiones de fluido bajas a medias. En términos de temperatura, pueden manejar rangos tanto bajos como altos dependiendo del material empleado. Son ampliamente empleados debido a su bajo costo a excepción de materiales especiales como PTFE, vermiculita y grafito.
  • Empacaduras semimetálicas. Este tipo de empacaduras son compuestos de materiales metálicos y no metálicos. El componente metálico proporciona resistencia estructural y mayor tenacidad, mientras que la parte no metálica ofrece un sellado mejorado. La gran cantidad de combinaciones posibles de componentes metálicos y no metálicos, así como los diferentes estilos disponibles, permite que las empacaduras semimetálicas sean adecuadas en casi todas las condiciones.
  • Empacaduras metálicas. Las temperaturas y presiones extremadamente altas hacen que las empacaduras no metálicas y los materiales de sellado de relleno fallen. En este caso, las empacaduras metálicas sólidas son la única opción. Normalmente, se usan en el sellado de calderas e intercambiadores de calor.

Y según el tipo de forma y la función, las empacaduras se dividen en:

  • Empacadura de cámara
  • Empacadura de escape
  • Empacadura de admisión
  • Empacadura de tapa válvula
  • Empacadura de cárter de motor
  • Empacadura de cárter de caja
  • Empacadura de caja de la bomba aceité

Factores a considerar al comprar una empacadura

Como cualquier otro componente, las empacaduras funcionan bien cuando se consideran todos los parámetros del proceso. Al seleccionar una empacadura, lo primero que se debe evaluar es el fluido del proceso. El entorno externo rara vez tiene un efecto sobre las especificaciones de la empacadura. La presión y la temperatura son los dos parámetros principales necesarios. La clasificación de presión de la empacadura especifica su resistencia a la tracción; mientras que la clasificación de temperatura es para determinar si el material de la empacadura puede mantener su desempeño a través del calor y el frío. Aparte de estos dos, también se requieren la composición química y el espesor de la empacadura, especialmente para las empacaduras no metálicas.

  • Presión. En un funcionamiento normal, una empacadura experimenta tres fuerzas o cargas. Estos son la carga del perno o de la brida, la fuerza del extremo hidrostático y el reventón o la fuerza de la presión interna. La presión dentro del recipiente o tubería afecta directamente la fuerza final hidrostática y la fuerza de expulsión. Cuando estas fuerzas exceden la resistencia a la tracción de la empacadura, se producirá la ruptura de la fuga. La empacadura debe poder resistir la máxima presión interna que puede ocurrir dentro del recipiente. Las empacaduras generalmente se especifican con una clasificación de presión o un número de clase de presión estandarizado por asociaciones de ingeniería como ASME y DIN.
  • Temperatura. La temperatura afecta las propiedades mecánicas y químicas de la empacadura. Dos propiedades mecánicas se ven afectadas por la temperatura: fluencia y relajación. La fluencia es la pérdida de espesor de la empacadura cuando se somete a una carga constante, mientras que la relajación es la pérdida de esfuerzo de compresión bajo una deformación constante. Ambos efectos aumentan con el aumento de las temperaturas, lo que da como resultado una característica de sellado disminuida de la empacadura. En cuanto a las propiedades químicas, los efectos son particularmente evidentes en empacaduras de grafito y empacaduras con resinas elastoméricas. El grafito tiende a oxidarse a altas temperaturas. A medida que la oxidación consume el material de grafito, la empacadura pierde su potencial de sellado. Para las resinas de elastómero presentes en empacaduras de elastómero completas o aglutinantes de elastómeros, las altas temperaturas pueden curar o vulcanizar aún más la empacadura, haciéndola más frágil y perdiendo resistencia a la tracción. Al comprar empacaduras, busque siempre las curvas de presión-temperatura o los límites máximos de funcionamiento de las empacaduras y verifique si se adapta a la aplicación prevista.
  • Fluido de proceso. Los dos parámetros anteriores, presión y temperatura, son impartidos principalmente por el fluido de proceso en el que los efectos del entorno externo son casi insignificantes. El fluido de proceso también tiene otras propiedades que pueden determinar la compatibilidad de la empacadura. La presencia de agentes oxidantes, ácidos, álcalis, aceite, agua y medios abrasivos pueden degradar el material directamente en contacto con el fluido. Es por eso que los materiales compuestos son muy populares, ya que se puede usar un anillo interior altamente resistente a los productos químicos para absorber los ataques del fluido del proceso mientras se mantienen las características estructurales y de sellado deseados de los otros componentes.
  • Espesor requerido. El espesor de la empacadura no es un factor crítico para las empacaduras metálicas y semimetálicas, ya que el espesor ya está estandarizado para una clasificación de presión determinada. El efecto del espesor de la empacadura solo es evidente en las empacaduras no metálicas. Las empacaduras no metálicas más gruesas generalmente tienen clasificaciones de presión y temperatura más bajas. Para lograr el sellado requerido, las empacaduras más gruesas deben comprimirse con mayor fuerza. Las empacaduras más delgadas ofrecen una mejor resistencia al estallido, menores propiedades de relajación por fluencia y mejor resistencia a la compresión. Es mejor seleccionar el material de empacadura no metálico más delgado que pueda adaptarse a las irregularidades de la brida.

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Referencias