Los accesos de los buques y los orificios de acceso plantean desafíos de sellado especiales

Hay muchos tipos de aberturas con bridas que sirven como entradas y orificios de acceso, proporcionando acceso a tanques y otros tipos de recipientes cerrados. Algunos usan bridas estándar de tipo ASME y están atornilladas de manera muy similar a las conexiones de tubería con bridas. Los accesos internos y los orificios de acceso tienen cubiertas o placas que encajan dentro de un recipiente y se retiran contra una junta y una brida externa.

Estos diseños plantean una serie de desafíos de sellado. Por ejemplo, las superficies de las bridas a menudo no son perfectas. Además, una cubierta redonda no entrará a través de una abertura redonda, ya que debe ser más grande que la abertura para cumplir su función. Por lo tanto, las juntas para estas bridas suelen ser ovaladas o redondeadas, por lo que las cubiertas se pueden girar hacia los lados para pasar por las aberturas.

Las juntas ovaladas mantienen una curvatura suave, lo que proporciona suficiente resistencia aro para la fabricación e instalación. Por el contrario, las juntas obround incluyen una sección recta que limita su resistencia radial. Fabricadas según las especificaciones del OEM en una amplia gama de tamaños, estas juntas generalmente se dimensionan desde el diámetro interior (DI). Se delinean tanto el eje mayor como el menor, junto con el ancho de la brida de la junta. En las juntas que incorporan un anillo interior, también se debe especificar el ancho del anillo.

Figura 1. El perno prisionero único de esta tapa de acceso aplicará una fuerza de compresión baja e irregular en la junta, sellando el acceso con brida al recipiente.

Las cubiertas internas de las vías de acceso selladas por estas juntas generalmente tienen solo uno o dos pernos prisioneros soldados al centro de la cubierta (Figura 1). Estos se colocan a través de un yugo que une la abertura para que los pernos puedan tirar de la tapa contra la junta. Esta limitación de los pernos, combinada con la distancia entre los pernos y la junta, da como resultado una fuerza de compresión baja y, a menudo, desigual.

Dado que la vía de acceso está dentro de un tanque o recipiente, la presión interna actúa de manera diferente en el conjunto que en una conexión de brida atornillada convencional. En este último, la presión interna actúa para separar las bridas y descargar la junta. Con una vía de acceso, la presión interna realmente empuja la brida a su lugar, cargando la junta y, en muchos casos, generando más fuerza de compresión que los pernos (Figura 2). No obstante, esta carga dinámica de compresión rara vez alcanza los niveles recomendados.

Figura 2. La presión interna sobre las tapas de las entradas puede exceder la fuerza de compresión de los pernos, lo que sirve para asentar y cargar la junta.

Los recipientes a presión comúnmente utilizan asientos internos y, a veces, puertas con bisagras para acceso interior. Dichas puertas deben estar orientadas de modo que la presión del sistema interno genere suficiente tensión para asentar las juntas de las vías de acceso. A medida que aumenta la presión interna, también aumenta la tensión en las juntas, un factor que debe tenerse en cuenta para adaptar de forma óptima las juntas a las presiones de diseño del recipiente. Los sistemas de presión más baja requieren juntas más blandas y que se deforman más fácilmente, pero están sujetas a reventones en los extremos donde la compresión es baja. Por el contrario, los recipientes de mayor presión requieren sellos más rígidos y de mayor densidad, como juntas reforzadas con metal, que pueden ser difíciles de sellar.

Para los propósitos de esta discusión, es útil comprender que una superficie de sellado normalmente se mide hasta el borde interior de la junta. Por lo tanto, una forma ovalada se expresará como ancho interior x largo interior x ancho de la superficie de la junta, p. Ej. una junta indicada como 12 pulgadas x 16 pulgadas x 1 pulgada x 1/8 de pulgada tiene medidas internas de 12 ″ x 16 ″, con un ancho de brida de 1 ″ y un grosor de ⅛ ″.

Juntas

Hay varios tipos diferentes de juntas adecuadas para sellar entradas y orificios en recipientes a presión. Las empaquetaduras en espiral están disponibles para aplicaciones de presión más baja (menos de 999 psi) y presión más alta (mayor o igual a 1,000 psi). Aunque sus cargas de compresión generalmente están por debajo de los niveles recomendados, generalmente sellan de manera efectiva. Hechas de tiras largas de metal delgado, enrolladas y rellenas con un material suave entre los devanados o envolturas, estas juntas vienen en dos configuraciones:solo devanados y devanados con anillos de compresión internos.

Los sistemas de presión más baja exigen el uso de un grado de relleno más grueso para ablandar la junta, mientras que los recipientes de presión más alta requieren juntas con un calibre de relleno más delgado. Esto no solo aumenta la cantidad de capas de metal en la junta, sino que también la hace más densa y más capaz de soportar cargas de compresión más altas. La presión del sistema se ejerce sobre el diámetro exterior (DE) de la junta, que está asentada en la interfaz de la puerta al recipiente. Esto hace que las fallas de sellado sean evidentes si se ve que la junta sobresale hacia el DI de la conexión. Donde se ha observado este tipo de falla y en aplicaciones con ciclos de alta presión, se puede diseñar un anillo interior de metal sólido para la junta.

La primera opción para las vías de acceso con presiones internas inferiores a 1000 psig son las juntas de núcleo de metal corrugado con revestimiento de grafito (Figura 3). Estas juntas consisten en un núcleo de metal relativamente grueso que está corrugado para crear crestas concéntricas o paralelas y revestido con material de lámina de grafito. Funcionan mejor cuando el ancho de la brida de la junta es de media pulgada o más. Para anchos de brida de menos de media pulgada, se debe consultar al proveedor de la junta.

Figura 3. Las juntas de núcleo de metal corrugado con revestimiento de grafito se recomiendan para vías de acceso con presiones internas de menos de 1,000 psig y un ancho de brida de media pulgada o más.

Se pueden usar láminas de grafito flexible para sellar eficazmente los pozos de inspección y los orificios de acceso de la caldera siempre que la junta tenga al menos media pulgada de ancho, y preferiblemente tres cuartos de pulgada o más. Para conexiones que requieran un ancho de junta de menos de media pulgada, se deben usar juntas en espiral, ya que una carga de compresión desigual puede afectar adversamente la junta de lámina de grafito. La mayoría de las juntas de láminas de grafito contienen un inserto de metal y, en algunos casos, varios insertos para facilitar el manejo sin dañar la junta.

Figura 4. Las juntas de Kammprofile sellan bridas menos que perfectas y soportan variaciones de temperatura y presión extremas.

Las juntas Kammprofile (Figura 4) son una excelente alternativa para aplicaciones donde la tensión de asentamiento disponible es demasiado baja para una junta enrollada en espiral, pero la sección transversal de la junta, las presiones del sistema, las irregularidades de la superficie y otras condiciones no favorecen el uso de grafito flexible. o materiales de junta no metálicos. Este tipo de juntas consisten en un anillo de metal con ranuras profundas y revestido con un material blando como grafito expandido, PTFE microcelular o PTFE expandido.

Las juntas de PTFE de alta compresibilidad y baja fluencia están orientadas biaxialmente con una estructura microcelular o rellenas con microglobos. Se han utilizado con éxito en el sellado de bridas de pozos de acceso y de mano para servicios químicos, pero generalmente no se recomiendan para aplicaciones de vapor / calderas. El cuadro a continuación proporciona una referencia rápida para hacer coincidir las juntas con las condiciones de servicio.

Instalación

Dado que las juntas de acceso y orificios de acceso se instalan en el interior de un recipiente, a veces se utilizan adhesivos sensibles a la presión para fijarlas a las tapas. Sin embargo, estos adhesivos se ablandan o derriten a la temperatura del vapor y pueden romperse con el uso de productos químicos.

Las juntas no metálicas deben instalarse sin adhesivo, pero se pueden usar algunas pequeñas manchas de adhesivo de contacto en aerosol para mantenerlas en su lugar. Las juntas de metal están disponibles con lengüetas de retención para mantenerlas en su lugar durante la instalación.

El sellado de entradas y orificios de acceso internos puede resultar difícil debido a las diferencias de presión y otras condiciones a las que están sujetos. La mayoría de los conjuntos generan una carga de compresión baja durante el atornillado y algunos producen tensiones de compresión elevadas cuando se aplica presión interna. Hay diferentes tipos de juntas disponibles para sellar estas aberturas, pero su efectividad dependerá de la selección del tipo correcto de junta, correctamente dimensionada para la aplicación específica.