Los pequeños componentes marcan una gran diferencia: los sistemas de sellado de las fábricas de pulpa y papel

En la industria de la pulpa y el papel, existen numerosos componentes que hacen que la operación funcione. Es comprensible que los equipos más grandes y caros tiendan a recibir la mayor atención. Sin embargo, al considerar los posibles desafíos y problemas, los usuarios pueden tener éxito prestando atención a componentes menores, pero aún cruciales, como juntas y sellos.

Al considerar los sistemas y funciones de una operación de pulpa y papel, es fácil pasar por alto los productos de sellado de bajo costo y alto impacto. La falla de una junta que solo cuesta unos pocos dólares puede desencadenar problemas graves, como pérdida de eficiencia del proceso, pérdida de producto, lesiones a los trabajadores o interrupciones y tiempo de inactividad no planificados. Este artículo analizará más de cerca cómo la selección de empaques para cualquier conexión bridada, ya sea una brida de tubería pequeña, un intercambiador de calor o incluso el digestor crítico, puede afectar positiva o negativamente el desempeño de los diversos sistemas y el molino como una unidad cohesiva. .

A menudo, la junta se considera de menor prioridad. La función de una junta es sellar dos superficies y evitar la liberación de fluidos de proceso o la intrusión de contaminantes atmosféricos. En cierto sentido, es la parte más blanda y débil del conjunto o sistema, pero no menos crítica que las bridas o los pernos mismos.

El primer paso para garantizar que la junta seleccionada sea la correcta para un servicio es recordar un acrónimo: STAMP (tamaño, temperatura, aplicación, medio y presión).

El agua es un ingrediente crítico para cualquier planta de pulpa y papel, y en los últimos años la conservación del agua se ha convertido en una métrica clave para el éxito de la planta. Los goteros comunes que solían ser aceptables ahora se consideran una oportunidad para ahorrar costos. Además, con la cantidad de agua que se mueve a través de estos molinos y se devuelve a fuentes de agua como ríos y lagos, los usuarios deben asegurarse de que el agua no esté contaminada por productos químicos de proceso, lubricantes de equipos o cualquier otro subproducto de fabricación no ecológico.

Las fugas a menudo se atribuyen a bridas que están dañadas o desgastadas por años de uso. La mejor manera de abordar este problema es considerar una junta que ofrezca una compresibilidad o conformabilidad mejoradas. Esto se puede lograr mediante el uso de materiales más blandos como elastómeros o, si se trata de productos químicos, productos de politetrafluoroetileno (PTFE) altamente comprimibles. Otra forma de abordar las superficies irregulares o desgastadas es mediante el uso de productos que ofrecen una mayor adaptabilidad a través de características de superficie diseñadas que reducen el área de contacto en las juntas y optimizan la fuerza que se aplica desde los pernos en el ensamblaje.

Los productos de sellado de carga más baja pueden ser más indulgentes desde la perspectiva de la instalación y pueden ayudar a compensar las cargas de pernos inferiores a las deseables.

Muchas fugas molestas también se pueden atribuir a las juntas de fibra vegetal o de corcho que se encuentran comúnmente en las cajas de engranajes, las tapas de inspección y las carcasas de las bombas. El defecto de las juntas de fibra vegetal es que eventualmente se filtrará sin importar lo que hagan los usuarios. Dado que estos productos están hechos de fibra vegetal, considere cómo una planta lleva agua desde el suelo hasta la parte superior de la planta a través de pequeños "tubos" llamados xilema y floema. Cuando estos "tubos" se cortan para crear el material laminar, las juntas terminan con millones de diminutas vías de fuga que eventualmente permitirán el paso de agua, aceite u otros medios.

Como ocurre con la mayoría de las cosas, las tecnologías de juntas continúan evolucionando. Las nuevas soluciones de sellado están diseñadas para eliminar estas molestas y costosas fugas con un costo adicional mínimo. Estos productos a menudo están diseñados para ser más comprimibles, lo cual es necesario para cajas de engranajes, cubiertas y carcasas que tienden a ser piezas fundidas y/o láminas de metal más livianas. La compresibilidad mejorada, en combinación con las propiedades de hinchamiento controladas por ingeniería, ha dado como resultado materiales para juntas que están diseñados para absorber una pequeña cantidad de agua o aceite de los fluidos del proceso, expandirse ligeramente y crear un sello más hermético. Si bien el material de fibra vegetal tradicional puede tener un costo más bajo, es importante mirar más allá y considerar el costo de los fluidos que se pierden, las preocupaciones de seguridad por resbalones y caídas, así como el costo asociado de los fluidos que se filtran y llegan al interior. drenajes donde se hace necesaria la remediación.

La compatibilidad en el lado de la pulpa del molino también es esencial. Tener productos que sean químicamente resistentes a los fluidos de proceso que podrían ser potencialmente cáusticos o ácidos es fundamental en función de la variedad de licores utilizados en el procesamiento de fibra de madera en pulpa utilizada para fabricar productos de papel. Al seleccionar un producto para licores y soluciones cáusticas, es importante considerar la resistencia de todos los componentes del material de la junta.

A fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, muchas plantas intentaron usar productos de juntas de fibra comprimida con aglutinantes de monómero de etileno propileno dieno (EPDM) para servicio de licor y cáusticos fuertes. Desafortunadamente, muchos informaron fallas prematuras, como fugas y reventones, porque la junta no era tan apropiada como se pensó originalmente. Si bien la porción de EPDM de la junta era adecuada para la solución cáustica y el licor, solo representaba alrededor del 10 % al 20 % de la composición del producto. Los rellenos restantes de fibra y arcilla no fueron resistentes al cáustico. Además, estas láminas aglomeradas de EPDM se utilizaron en otras áreas, como los sistemas de recuperación de trementina/talil oil. En este caso, lo contrario era cierto. La fibra y los rellenos estaban bien, pero el aglutinante de EPDM fue degradado por los hidrocarburos.

Los materiales para juntas a base de PTFE han demostrado ser una buena solución para los procesos químicos y que contienen licor que se encuentran en las plantas de celulosa. Las características de fluencia inherentes del PTFE tuvieron que abordarse con rellenos inorgánicos como el sulfato de bario. Además, las técnicas de procesamiento especializadas crean productos de PTFE que no solo son químicamente resistentes sino que también pueden funcionar a largo plazo en condiciones de instalación menos que ideales y condiciones de servicio severas. El uso del perfilado de la superficie mencionado anteriormente optimiza la tensión de la junta a través de un área de contacto reducida. Esta es otra forma de crear una solución de sellado más confiable y químicamente resistente con retención de carga mejorada (deslizamiento reducido) y compresibilidad y adaptabilidad para superficies de bridas más viejas y desgastadas.

Hoy en día, es más común que los sistemas de tuberías y tanques metálicos más antiguos se reemplacen con componentes no metálicos hechos de cloruro de polivinilo (PVC), cloruro de polivinilo clorado (CPVC) y plásticos reforzados con fibra (FRP). No sujetos a la corrosión como los componentes de acero tradicionales, estos productos suelen ofrecer una vida útil mejorada. Livianos por diseño, estos productos tienden a ser más fáciles de manejar e instalar mientras ofrecen ahorros de costos en comparación con aleaciones más exóticas. Sin embargo, es importante reconocer que una junta de fibra o de PTFE tradicional que se utilizó en los sistemas metálicos/de acero anteriores probablemente no sea una buena opción. La mayoría de las bridas y recipientes no metálicos están diseñados para elastómeros (típicamente de 50 a 70 durómetro Shore A). Esto puede ser una curva de aprendizaje, ya que seleccionar un elastómero es más que elegir el polímero correcto. La frase "obtienes lo que pagas" es cierta con los productos de juntas y láminas elastoméricas. Muchos de los productos que se encuentran en el mercado hoy en día son materiales de grado inferior que se mezclan con polímeros y rellenos más baratos para reducir el costo. Muchos productos elastoméricos se pueden fabricar con un proceso económico, lo que tiene un gran impacto en las propiedades del material que se necesitan para manejar las condiciones de servicio.

En los casos en que las condiciones de servicio y/o los productos químicos excluyan los polímeros más fácilmente disponibles (p. ej., EPDM, neopreno, fluoroelastómero a base de fluorocarbono [FKM], etc.), las soluciones de PTFE diseñadas con área de contacto reducida suelen ser una opción. Esto convierte los pares de torsión admisibles relativamente bajos que se encuentran en las bridas no metálicas en tensiones aplicadas más altas al reducir el área de contacto mientras se mantienen adecuadamente las bridas y se evita el exceso de flexión o rotación.

Independientemente de la industria, cada conexión bridada, ya sea en tuberías, tanques, intercambiadores de calor u otros equipos, es un sistema pequeño. El éxito de ese sistema se basa en que todos los componentes funcionen juntos correctamente. Si bien una junta, un perno o un componente similar puede parecer un pequeño detalle, plantéese la pregunta: "Si uno de estos elementos fallara, ¿qué impacto tendría eso en todo el proceso?" Este proceso de pensamiento ayudará a los usuarios a adoptar un enfoque integral al seleccionar los productos adecuados para cualquier operación.

Matt Tones es ingeniero senior de aplicaciones en Garlock, una empresa de Enpro. Para obtener más información, visite www.garlock.com.