Los conductos de gases de combustión a alta temperatura crean uno de los entornos operativos más exigentes para una junta de expansión de tejido. La junta puede necesitar manejar varios problemas al mismo tiempo: temperatura elevada del gas, expansión térmica, presión negativa, cenizas volantes o polvo de proceso, componentes de gas corrosivos, vibración y grandes movimientos multidireccionales del conducto.
Por esta razón, una junta de expansión de tejido para alta temperatura no debe seleccionarse simplemente eligiendo un tejido con la clasificación de temperatura publicada más alta. El rendimiento fiable depende de la arquitectura completa de la junta, incluyendo la banda flexible, la capa de sellado de gas, el aislamiento térmico, la protección de la cara caliente, el revestimiento interno y la geometría disponible para el movimiento.
BSTFLEX fabrica juntas de expansión de tejido no metálicas personalizadas para sistemas de conductos industriales de aire caliente, escape y gases de combustión.
Principio de diseño clave: En un sistema de gases de combustión calientes, la membrana de sellado flexible no necesita necesariamente operar a la temperatura total del gas. Un sistema de aislamiento y cara caliente diseñado adecuadamente puede crear un gradiente de temperatura controlado a través de la junta de expansión.
Los conductos de humos industriales pueden cambiar de dimensión significativamente entre el apagado en frío y la temperatura de funcionamiento total.
Un conducto de acero largo se expande a medida que aumenta su temperatura. Si ese crecimiento se restringe, se pueden transferir cargas adicionales a las paredes del conducto, estructuras de soporte, ventiladores, calderas, hornos y equipos de control de la contaminación.
Una junta de expansión para gases de combustión proporciona una sección flexible donde este movimiento térmico puede ocurrir de manera controlada.
Las fuentes típicas de movimiento incluyen:
Las juntas de tejido son particularmente útiles en estos sistemas porque pueden acomodar movimientos axiales, laterales y angulares con fuerzas de resorte comparativamente bajas. Los fabricantes de la industria las utilizan comúnmente en servicios de conductos de gases calientes a baja presión.
Una aplicación de gases de combustión a alta temperatura suele ser una combinación de varias tensiones operativas.
| Condición operativa | Efecto potencial en la junta de expansión |
|---|---|
| Alta temperatura del gas | Degradación térmica de los materiales de sellado y refuerzo |
| Cenizas volantes o polvo | Abrasión y acumulación dentro de la cavidad de la junta |
| Presión negativa | El material flexible puede ser atraído hacia la corriente de gas |
| Alta velocidad del gas | Aleteo, turbulencia y desgaste mecánico local |
| Componentes de gas ácidos | Ataque químico a materiales incompatibles |
| Condensación | Corrosión potencialmente grave o exposición química |
| Ciclo térmico | Flexión y cambio dimensional repetidos |
| Gran movimiento de conductos | Tensión en la banda flexible y el sistema de fijación |
Es por esto que dos conductos de humos que operan a la misma temperatura pueden requerir construcciones de juntas de expansión completamente diferentes.
Muchas juntas de expansión para servicio severo son ensamblajes de múltiples capas.
Cada capa realiza una función separada.
El sistema protector más interno se encuentra más cerca de la corriente de gas.
Dependiendo de la aplicación, su función puede incluir:
Los materiales textiles de alta temperatura, como la sílice u otros tejidos resistentes al calor, pueden evaluarse para esta parte del sistema dependiendo de las condiciones reales de servicio.
La capa de aislamiento reduce la transferencia de calor desde el gas de proceso hacia las capas de sellado y las capas flexibles externas.
Esto crea un gradiente de temperatura a través de la junta de expansión.
El espesor de aislamiento requerido depende de:
El sello de gas debe contener el medio de proceso mientras permanece flexible durante el movimiento repetido.
Su selección debe considerar:
Los tejidos compuestos a base de PTFE se utilizan en algunas aplicaciones de gases de combustión químicamente exigentes debido a su resistencia química, mientras que la temperatura permitida real depende del sistema de material específico y del diseño térmico.
Los tejidos técnicos pueden proporcionar resistencia mecánica y estabilidad dimensional a la banda flexible.
La fibra de vidrio se utiliza comúnmente porque combina la resistencia al calor con propiedades de tracción útiles.
La capa externa puede necesitar resistir:
En servicios de gases de combustión sucios o de alta velocidad, a menudo es esencial proteger la banda de tela del flujo directo de gas.
Un revestimiento de flujo crea una trayectoria interna más suave y ayuda a proteger el elemento flexible.
Sus funciones pueden incluir:
Los diseños industriales para gases de combustión sucios a alta temperatura utilizan comúnmente revestimientos específicamente para proteger la banda flexible de la abrasión y para gestionar el flujo cargado de partículas.
El gas de combustión puede transportar cenizas volantes, polvo de clínker, polvo de cemento u otra materia particulada.
Si este material se acumula en la cavidad de la junta de expansión, puede interferir con el movimiento y aumentar el desgaste local.
Se utiliza una barrera de acumulación para reducir la cantidad de partículas que entran y llenan esa cavidad.
Puede trabajar junto con el revestimiento de flujo para:
Las barreras de acumulación son una característica de diseño común en los sistemas de juntas de expansión para gases de combustión sucios.
No existe una única "mejor tela" para cada junta de expansión de alta temperatura.
El material correcto depende de dónde se ubique dentro de la junta y qué función realice.
| Familia de materiales | Posible función | Consideración de ingeniería principal |
|---|---|---|
| Tela de fibra de vidrio | Refuerzo y capa textil térmica | Temperatura y resistencia mecánica |
| Tela de sílice | Protección de cara caliente a alta temperatura | Exposición térmica directa |
| Fibra de vidrio recubierta de silicona | Capa exterior flexible o de sellado | Temperatura, clima y flexibilidad |
| Tejido recubierto de PTFE | Sello de gas resistente a productos químicos | Química y temperatura de la membrana |
| Materiales de aislamiento | Reducción de temperatura a través de la junta | Gradiente térmico |
| Malla o revestimiento metálico | Protección contra flujo y abrasión | Velocidad y carga de partículas |
BSTFLEX fabrica varios tejidos de alta temperatura, lo que permite considerar diferentes sistemas textiles según su función dentro de la junta de expansión.
Proporcionar una sola temperatura rara vez es suficiente.
Una especificación útil debe distinguir entre:
La temperatura experimentada durante el funcionamiento normal y constante.
La temperatura de proceso más alta esperada durante condiciones anormales o temporales.
Si la temperatura máxima dura segundos, minutos u horas puede influir significativamente en la selección del material.
El ciclo térmico repetido puede crear fatiga tanto térmica como mecánica.
Las instalaciones al aire libre también pueden experimentar temperaturas ambiente muy bajas durante la parada.
En algunos sistemas de combustión y gases de combustión, el riesgo de corrosión no es mayor a la temperatura máxima de funcionamiento.
Puede volverse más grave cuando el gas se enfría lo suficiente como para que se formen condensados ácidos.
Esto significa que los diseñadores deben considerar:
Puede ser necesaria una membrana de gas químicamente resistente incluso cuando la temperatura máxima del proceso no parezca inusualmente severa.
Muchos sistemas de calderas y escape funcionan bajo presión negativa.
Esto crea una condición mecánica diferente a la de los conductos de presión positiva.
La presión puede tirar del elemento flexible hacia adentro, hacia la corriente de gas.
Las posibles consecuencias incluyen:
Por lo tanto, la junta debe diseñarse incluyendo la presión negativa como un parámetro operativo definido, no simplemente descrita como "baja presión".
El aire caliente limpio y los gases de combustión sucios son aplicaciones fundamentalmente diferentes.
Una junta que transporta aire caliente limpio puede requerir flexibilidad y resistencia a la temperatura, pero poca protección contra la abrasión.
Una junta para gases de combustión sucios puede necesitar adicionalmente:
Por esta razón, el tipo y la concentración de sólidos suspendidos en el gas deben incluirse en la solicitud de cotización (RFQ). La guía de diseño de la industria identifica específicamente la temperatura del gas, el caudal y la cantidad y abrasividad de los sólidos suspendidos como los principales parámetros de diseño de las juntas de tela.
El movimiento térmico debe calcularse a partir del sistema de conductos en lugar de estimarse a partir de las dimensiones de la junta de expansión.
Los cuatro valores clave son:
| Compresión axial | Las secciones del conducto se mueven una hacia la otra |
| Extensión axial | Las secciones del conducto se separan |
| Movimiento lateral | Una conexión se mueve lateralmente en relación con la otra |
| Movimiento angular | Las caras de conexión rotan una en relación con la otra |
Las juntas de tela para alta temperatura pueden acomodar un movimiento sustancial, pero el movimiento disponible depende de la luz de la banda, la geometría, la posición instalada y la construcción del material.
La luz flexible entre los puntos de fijación determina cuánto material hay disponible para deformarse.
Si la luz es demasiado corta para el movimiento lateral o axial requerido, la tela puede sufrir un esfuerzo excesivo.
Sin embargo, si se introduce un exceso de material suelto, puede crear:
Por lo tanto, la dimensión cara a cara y el movimiento requerido deben evaluarse juntos.
Los grandes sistemas de calderas pueden generar una expansión térmica sustancial entre el horno, el calentador de aire, el precipitador, el depurador y los conductos relacionados con la chimenea.
La producción de cemento combina gases calientes con una alta carga de polvo, lo que hace que el control de la abrasión y la acumulación sea especialmente importante.
Los sistemas de escape de hornos y procesos pueden exponer las juntas de expansión al calor radiante, gases a alta temperatura y partículas.
La incineración de residuos puede generar altas cargas térmicas y gases de escape químicamente complejos que requieren una selección cuidadosa de los materiales.
Se pueden instalar juntas de expansión entre las salidas de los hornos y los equipos de manejo de gases aguas abajo para adaptarse a la expansión térmica.
Los grandes sistemas de escape pueden combinar altas temperaturas, vibraciones y un movimiento estructural significativo.
Considere un conducto rectangular grande que transporta gases de combustión calientes con una alta carga de partículas.
El sistema también opera bajo presión negativa y experimenta movimientos térmicos tanto axiales como laterales.
Una evaluación de diseño adecuada se centraría en:
Simplemente especificar "tejido de fibra de vidrio de alta temperatura" no abordaría la mayoría de los riesgos reales en esta aplicación.
Ahora considere un conducto de aire caliente limpio sin polvo significativo ni gases corrosivos.
Aunque la temperatura puede ser similar, la construcción requerida podría ser sustancialmente más simple porque la protección contra la abrasión y la resistencia química son menos críticas.
Las prioridades de diseño pueden cambiar hacia:
Esto ilustra por qué el medio de proceso debe especificarse junto con la temperatura.
Los materiales flexibles a base de PTFE pueden considerarse cuando la resistencia química y la estanqueidad a los gases son importantes.
Son particularmente relevantes para algunas aplicaciones de procesos químicos y limpieza de gases de combustión. Frenzelit, por ejemplo, posiciona específicamente materiales compuestos de PTFE multilaminados para plantas químicas y de limpieza de gases de combustión.
Sin embargo, el PTFE no debe colocarse directamente en una corriente de gas extremadamente caliente sin evaluar la temperatura real de su membrana.
A temperaturas de proceso más altas, puede ser necesaria protección de aislamiento y de cara caliente para mantener la membrana de sellado dentro de su rango operativo previsto.
Se puede considerar el tejido de alta sílice cuando una capa textil requiere una resistencia al calor directo sustancialmente mayor que los tejidos convencionales a base de fibra de vidrio.
Las posibles funciones incluyen:
La construcción final todavía depende de los requisitos de sellado de gas, presión, movimiento y químicos; la sílice no debe tratarse por sí sola como un material completo para juntas de expansión.
Las juntas de tejido de alta temperatura a menudo fallan porque se subestimó una condición operativa en lugar de porque el tejido flexible fuera simplemente "demasiado débil".
Las causas comunes incluyen:
El personal de mantenimiento debe investigar condiciones tales como:
Cuando una junta ha fallado prematuramente, se debe identificar la causa operativa antes de solicitar un reemplazo idéntico.
Proporcione la siguiente información antes de la selección final del material:
Para una instalación existente, no proporcione solo las dimensiones exteriores.
Un paquete de reemplazo útil debe incluir:
Si la junta existente tuvo una vida útil corta, esta información puede ayudar a determinar si se debe cambiar la construcción del reemplazo.
BSTFLEX desarrolla juntas de expansión de tela de alta temperatura para conductos industriales de gases de combustión, escape y aire caliente.
Dependiendo de la aplicación, la construcción flexible puede combinar telas técnicas, fibra de vidrio recubierta, materiales de sellado a base de PTFE, tela de alta sílice, aislamiento térmico y componentes protectores internos.
Se pueden fabricar configuraciones redondas, rectangulares, cuadradas y específicas para la aplicación de acuerdo con los planos y los datos operativos del cliente.
Para conocer las opciones de fabricación personalizada disponibles, visite la página del producto BSTFLEX Non Metallic Fabric Expansion Joint.
Envíe a BSTFLEX las dimensiones de su conducto, temperatura normal y máxima, presión, gas de proceso, velocidad del gas, condiciones de partículas, movimiento axial, movimiento lateral, longitud cara a cara y los planos disponibles.
Solicitar un presupuesto de junta de expansión de tela personalizada
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