Dónde encontrar información técnica sobre juntas de expansión de caucho

Al presentarles a los consumidores los compensadores de goma, les vienen a la mente varias preguntas iniciales. ¿Qué son las juntas de dilatación de caucho? ¿Cuál es la función de las juntas de dilatación de caucho? ¿Hay diferentes tipos? ¿Cuáles son las capacidades? ¿Cómo instalo uno? Las respuestas a estas y otras preguntas se pueden encontrar en el Manual técnico para tuberías de juntas de expansión 8.1, que ha sido publicado recientemente por la Fluid Sealing Association.

El manual es una guía técnica desarrollada por la división de tuberías de juntas de expansión de la Fluid Sealing Association. Esta división creó el Manual Técnico como una valiosa fuente de referencia de información pertinente y datos reales para los miles de ingenieros cuyas preocupaciones diarias son el diseño de sistemas de tuberías y la supervisión de instalaciones. El manual es una recopilación de normas de construcción y una guía para especificar y comprar juntas de expansión de caucho. La información proporcionada se basa en una gran cantidad de conocimientos asociados recopilados de estas diferentes empresas miembro.

El manual proporciona la siguiente información sobre las juntas de expansión de caucho: la definición de qué es una junta de expansión de caucho, sus diferentes tipos y estilos, elastómeros comúnmente disponibles y las diversas configuraciones de diseño y accesorios para juntas de expansión de caucho. También proporciona datos de diseño técnico e información sobre las condiciones de diseño comunes para los diferentes tipos de juntas de expansión y pautas sobre cómo instalar y mantener juntas de expansión de caucho.

La definición de junta de expansión de caucho según el manual es un conector de tubería flexible fabricado con elastómeros, fluoroplásticos y telas naturales o sintéticos y, si es necesario, refuerzos metálicos para aliviar la tensión en un sistema de tuberías debido a vibraciones y/o movimientos térmicos y mecánicos. . Se pueden incorporar juntas de expansión en el diseño de un sistema de tuberías para resolver problemas previstos de vibración, ruido, choque, corrosión, abrasión y tensiones. La junta de expansión se utilizará para amortiguar la vibración anticipada y/o la transmisión de ruido de las bombas centrífugas u otros equipos que puedan causar un exceso de vibración, que pueda transmitirse a través del sistema. La junta de expansión también puede compensar los movimientos axiales, laterales, angulares y de torsión que ocurren debido a cambios térmicos o efectos de sobretensión hidráulica al colocar estratégicamente las juntas de expansión en el sistema. Algunos lugares comunes donde se ven juntas de expansión de caucho en un sistema de tuberías son en la entrada y descarga de bombas, en sistemas de circulación de agua de refrigeración e intercambiadores de calor o en cualquier lugar donde se necesite amortiguación de vibraciones, flexibilidad y/o reducción de tensiones en las tuberías.

Hay varios tipos de juntas de expansión de caucho disponibles en diversas configuraciones de diseño y elastómeros, según los requisitos de la aplicación. El manual analiza en detalle los diferentes tipos de juntas de expansión de caucho; sin embargo, los dos tipos más comunes de juntas de expansión de caucho son el tipo carrete y el tipo esfera moldeada. La junta de expansión de caucho tipo carrete generalmente incorpora una brida de caucho de cara completa como parte integral del cuerpo de la junta de expansión. La brida de caucho de cara completa tiene el espesor suficiente para formar un sello hermético contra las bridas coincidentes sin el uso de juntas. Este estilo de junta de expansión de caucho está disponible en muchas configuraciones de diseño diferentes, desde los muy comunes diseños de arco abierto único y múltiple hasta las versiones de arco relleno o revestidas para aplicaciones de lodos/abrasivos. Otras configuraciones de diseño del tipo carrete incluyen las versiones reductoras concéntricas y excéntricas del tipo manguito que renuncian a las bridas de goma de cara completa y en su lugar emplean extremos de manguito diseñados para deslizarse sobre el tubo de acoplamiento para un sello hermético.

El otro tipo más común de junta de expansión de caucho, el tipo de esfera moldeada, incorpora la capacidad de amortiguación de movimientos y vibraciones de una junta de expansión tipo carrete en un dispositivo compacto y robusto. Las características distintivas de la junta de expansión tipo esfera moldeada son la forma del cuerpo, las bridas flotantes de metal y el sello del extremo con cuentas. El sello del extremo con cuentas es diferente en comparación con la brida de goma de cara completa que normalmente se encuentra en la junta de expansión tipo carrete, lo que proporciona un estilo diferente de sellado con características similares al diseño tipo carrete. Las configuraciones de diseño más comunes del tipo esfera incluyen los diseños de esfera simple y esfera doble.

Estos diferentes tipos de juntas de dilatación también vienen con diferentes accesorios para facilitar su función. Los accesorios más comunes son las unidades de control, que están disponibles en algunos estilos diferentes según la aplicación. Están diseñados para restringir la carga de empuje de presión desarrollada por una junta de expansión cuando está presurizada y/o para restringir el movimiento de la junta de expansión dentro de sus capacidades de diseño. Dicho esto, surge una nueva pregunta. ¿Qué es el empuje de presión de una junta de expansión?

Al describir el empuje de presión, considere equipararlo con inflar un globo. A medida que el globo se infla, se expande hacia afuera. Una junta de expansión hará lo mismo si no está sujeta y, dependiendo de cómo se soporte, guíe y ancle el sistema de tuberías, a medida que la junta de expansión de caucho esté presurizada, creará una carga de empuje de presión que se ejercerá sobre el sistema. Si el sistema no está restringido, entonces esta carga de empuje de presión puede hacer que la junta de expansión se expanda más allá de sus capacidades de diseño. Para sistemas no restringidos/no anclados, se requerirá que estas unidades de control restrinjan esta carga de empuje de presión para garantizar que la junta de expansión no funcione más allá de sus capacidades de diseño. Las unidades de control también vienen en algunas configuraciones de diseño diferentes, dependiendo del tipo de movimiento que se esté restringiendo. Estos van desde limitar la extensión axial de la junta de expansión únicamente hasta limitar tanto la extensión axial como la compresión o permitir que la junta de expansión se desvíe solo angularmente.

¿Y si buscas información técnica sobre juntas de dilatación de caucho? El manual es una gran riqueza de conocimientos para la fase de diseño de un proyecto de tuberías. El manual tiene datos de diseño para los tipos comunes de juntas de expansión de caucho, incluidos sus índices de temperatura máxima para los diferentes elastómeros, las características de presión típicas de los diferentes estilos de juntas de expansión de caucho y su movimiento común y capacidades de tasa de resorte asociadas. Esta información es valiosa en la fase de diseño de un sistema de tuberías al determinar el estilo correcto de junta de expansión a utilizar. Esta información técnica puede ayudar a tomar una decisión informada al determinar las opciones de diseño en un sistema de tuberías con respecto a la ubicación de la junta de expansión y cómo actuará la junta de expansión según los requisitos de diseño del sistema.

Surgen preguntas importantes al determinar las opciones de diseño. Por ejemplo, ¿compensará la junta de expansión el crecimiento/contracción axial requerido de la tubería sin ejercer demasiada carga de tensión en una boquilla, un cabezal de tubería o una brida de bomba? Los datos técnicos que se encuentran en el manual, junto con un análisis de tensión de la tubería, pueden determinar la respuesta a esta pregunta, y el diseño se puede modificar o se puede utilizar una junta de expansión diferente para que el diseño esté dentro de las tolerancias de tensión permitidas. Hacer estas determinaciones en la fase de diseño y especificar el estilo de junta de expansión requerida para la aplicación/instalación específica reduce la posibilidad de que se utilice una junta de expansión incorrecta.

Si está interesado en obtener más información sobre las juntas de expansión de caucho, el recién publicado Manual técnico para tuberías de juntas de expansión 8.1 de la Fluid Sealing Association es su guía de referencia para tuberías de juntas de expansión. Descargue una copia en www.fluidsealing.com.

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James M. Gannatal es ingeniero mecánico en Proco Products, Inc. Se convirtió en miembro de la Fluid Sealing Association en 2020.