Cómo seleccionar materiales para juntas de aislamiento según la temperatura de aplicación

Una junta de aislamiento cumple dos funciones: bloquea la corriente eléctrica entre dos extremos de tubería y mantiene el sellado en un amplio rango de temperatura. El material, no el espesor de la lámina, decide si la unión soporta el enfriamiento criogénico, el gas caliente o la purga con vapor. Los ocho materiales comparados aquí se evalúan por rigidez dieléctrica, resistencia a la compresión y a la tracción, absorción de agua y temperatura, y la mayoría se suministran como juntas de brida para uniones atornilladas.

Datos de los materiales de junta de aislamiento

Los ocho materiales forman tres familias: láminas reforzadas con vidrio (G-7, G-10, G-11), láminas fenólicas (fenólica y fenólica con CR) y láminas especiales (RPTFE y dos marcas Klingersil). La rigidez dieléctrica indica qué tensión bloquea un espesor dado; la resistencia a la compresión y a la tracción, qué apriete soporta la lámina; y la absorción de agua importa porque el agua absorbida aumenta la conductividad.

Nota: valores típicos publicados para cada material. Las cifras de temperatura en °C se reproducen tal como figuran en los datos de origen; confirme la ficha del lote antes de la compra.

Láminas reforzadas con fibra de vidrio: G-7, G-10 y G-11

Estas tres láminas llevan refuerzo de vidrio y cubren el tramo criogénico. Dentro de la unión forman parte de un conjunto completo: las mangas y las arandelas impiden que los pernos toquen las bridas de tubería, mientras que la junta corta el camino entre las dos caras.

• G-7, resina de silicona con vidrio: de -196 a 232 °C, 350 V/mil, 40000 psi a la compresión, 25000 psi a la tracción y 0,07% de absorción. Su bajo coeficiente de expansión térmica mantiene el sellado ante cambios extremos de temperatura.
• G-10, vidrio impregnado de resina epoxi: el más resistente del grupo, 50000 psi a la compresión y 45000 psi a la tracción, 550 V/mil y 0,1% de absorción, con un tope de 138 °C.
• G-11, versión de mayor temperatura del G-10: mismos valores dieléctricos y de compresión, 176 °C como tope y 43000 psi a la tracción.

Sea cual sea el material, fije la temperatura de servicio real un 10-20% por debajo del valor indicado: ese margen cubre el envejecimiento, los ciclos térmicos y los puntos calientes en la línea de pernos.

Materiales fenólicos y PTFE cargado

Por debajo de 100 °C basta la familia fenólica; cuando mandan el medio químico y el rango térmico, la alternativa es el PTFE cargado.

• Fenólica, una de las primeras resinas sintéticas: 500 V/mil, 25000 psi a la compresión, 20000 psi a la tracción, 1,6% de absorción y rango de -54 a 104 °C. Se vuelve quebradiza con el calor sostenido, por lo que el servicio continuo se limita a menos de 100 °C.
• Fenólica con CR: mismos valores eléctricos y mecánicos, tope de 79 °C y la misma absorción del 1,6%.
• RPTFE (Gylon 3500), PTFE reestructurado: el rango más amplio de la lista, de -196 a 260 °C, y la menor absorción, 0,01%. Sus valores mecánicos son los más bajos (2300 psi a la compresión y 1450 psi a la tracción), así que se elige por resistencia química y térmica, no por carga.

Materiales Klingersil y selección por temperatura

Las dos láminas Klingersil se apartan de los laminados: mayor absorción de agua, resistencia moderada y rangos de temperatura en la zona caliente.

• Klingersil C4430: 254 V/mil, 7200 psi a la compresión, 2466 psi a la tracción, 3% de absorción y rango indicado de 175 a 200 °C.
• Klingersil C4400: 550 V/mil, los mismos 7200 psi a la compresión y 3% de absorción, 2176 psi a la tracción y rango de 200 a 400 °C.
• Servicio criogénico: G-7, G-10, G-11 y RPTFE arrancan en -196 °C; compare la compresión con el apriete real de los pernos antes de decidir.
• Servicio húmedo o enterrado: la absorción separa a los candidatos - 0,01% en RPTFE y 0,07% en G-7 frente a 1,6% en los fenólicos y 3% en Klingersil.
• Servicio eléctrico: la rigidez dieléctrica va de 254 a 550 V/mil, así que G-10, G-11 y Klingersil C4400 encabezan cuando el aislamiento manda en el diseño.

Elija el material según la temperatura máxima y mínima que la unión verá de verdad, no según la media de la línea.

Preguntas frecuentes

¿Qué material de junta de aislamiento cubre el rango de temperatura más amplio?

RPTFE (Gylon 3500), de -196 a 260 °C. Le sigue G-7, de -196 a 232 °C, con mucha mayor resistencia mecánica.

¿Por qué el G-10 se detiene en 138 °C?

El límite lo fija el agente epoxi, no el refuerzo de vidrio. G-11 sube a 176 °C, con la tracción reducida de 45000 a 43000 psi.

¿Cuánto conviene reducir la temperatura indicada?

Fije la temperatura de servicio un 10-20% por debajo del valor indicado para que el envejecimiento y los ciclos térmicos no saquen al material de su límite.

¿Por qué importa la absorción de agua en una junta de aislamiento?

El agua absorbida aumenta la conductividad y hace derivar la resistencia de aislamiento: 0,01% en RPTFE y 0,07% en G-7 frente a 1,6% en los fenólicos y 3% en Klingersil.

¿Puede una junta fenólica trabajar de forma continua a 104 °C?

Ese es el límite indicado, pero la fenólica se vuelve quebradiza con el calor sostenido; para servicio continuo quédese por debajo de 100 °C.