Material de sellado cerámico

Los materiales cerámicos de sellado de alta temperatura proporcionan sellados fiables y duraderos en el procesamiento de metales fundidos, hornos industriales y equipos de procesamiento térmico mediante la combinación de la química refractaria de alúmina y sílice con formas de ingeniería: cuerdas trenzadas o retorcidas, cintas, juntas, tableros y pastas de sellado. Para las fundiciones de aluminio, el sistema de sellado cerámico adecuado reduce la pérdida de calor, evita la infiltración de metales, disminuye el riesgo de contaminación y reduce el tiempo de inactividad cuando se combina con productos de filtración y desgasificación adecuados, como filtros de espuma cerámica y placas aislantes. Elegir los materiales adecuados para la temperatura continua e intermitente e instalarlos con la compresión y protección adecuadas produce un rendimiento predecible y un ahorro de costes cuantificable en rendimiento y mantenimiento.

Por qué es importante el sellado cerámico a alta temperatura en las fundiciones de aluminio

Los puntos de sellado son zonas de fallo habituales en los equipos de fusión, transferencia y fundición. Las juntas deficientes permiten la pérdida de calor, la entrada de aire y humedad y la migración de metal fundido o escoria a los huecos estructurales. En las operaciones de aluminio, estos fallos provocan la captación de hidrógeno, la formación de óxido e inclusiones que reducen la calidad de la fundición. Un sellado cerámico robusto elimina muchas de estas causas al proporcionar una barrera refractaria comprimible entre las piezas móviles o atornilladas y la trayectoria del metal fundido. Cuando se combinan con filtros de espuma cerámica, unidades de desgasificación y placas de aislamiento térmico, los materiales de sellado ayudan a proteger la pureza del producto y a reducir las repeticiones de trabajo.

Familias de materiales básicos y su química

Los productos cerámicos de sellado de alta temperatura utilizados en sistemas térmicos industriales derivan en gran medida de fibras refractarias de aluminosilicato y rellenos inorgánicos especiales. Las familias típicas incluyen:

• Fibra cerámica de aluminosilicatoFibras de alta pureza: se obtienen hilando o soplando materias primas de gran pureza para convertirlas en fibras y, a continuación, darles forma de cuerda, trenza, papel o manta. Estas fibras soportan temperaturas continuas de hasta aproximadamente 1260°C (2300°F) en muchos grados comerciales.

• Placas refractarias de gran purezapaneles rígidos fabricados a partir de fibra cerámica aglomerada o agregados refractarios procesados; ofrecen una baja conductividad térmica con superficies mecanizables.

• Sellantes y pastas inorgánicas con relleno cerámicopastas inorgánicas rellenas de sílice, alúmina y circonio que se curan o sinterizan para producir juntas estancas al gas a temperaturas elevadas.

• Conjuntos textiles refractarioscuerdas trenzadas y cintas de punto en las que el núcleo de fibra cerámica se combina con un trenzado o alambre de protección para aumentar la resistencia a la manipulación y la recuperación a la compresión.

Cada composición química aporta ventajas y desventajas en cuanto a compresibilidad, resistencia a la abrasión, desgasificación y temperatura máxima de funcionamiento continuo. La selección de la familia adecuada depende de la geometría de la junta, el movimiento mecánico previsto y la exposición a fundentes o escorias.

Rendimiento térmico y mecánico: valores nominales y límites prácticos

Es esencial comprender los valores nominales de temperatura publicados y lo que significan en condiciones de servicio.

• Calificación de servicio continuoMuchas cuerdas y cintas comerciales de fibra cerámica están diseñadas para una exposición continua de hasta 1260°C (2300°F). Los datos publicados para productos del tipo Fiberfrax y cuerdas comparables respaldan este nivel de rendimiento continuo. Las instalaciones del mundo real suelen utilizar límites continuos inferiores para preservar la vida útil.

• Capacidad de pico intermitentepicos a corto plazo por encima del valor nominal continuo suelen producirse durante el arranque o en condiciones de sobrecarga. Algunos productos cerámicos toleran picos de temperatura más elevados durante breves intervalos, pero los ciclos frecuentes aceleran la oxidación de las fibras y las averías mecánicas.

• Compresión y recuperaciónCuerdas trenzadas y retorcidas : se eligen para uniones que requieren compresibilidad. El juego de compresión tras ciclos repetidos determina cuándo es necesario reapretar o sustituir. Las fichas técnicas de los productos muestran el comportamiento de la compresión frente a la temperatura.

• Exposición química: la mayoría de las fibras de aluminosilicato resisten atmósferas oxidantes y reductoras; sin embargo, el ácido fluorhídrico y los álcalis fuertes las atacan. Las juntas expuestas a ambientes fundentes o clorados requieren una consideración especial.

Las pruebas para validar la selección deben incluir ensayos de inmersión en temperatura continua, choque térmico cíclico y compresión mecánica. Los proveedores suelen proporcionar hojas de datos con estos parámetros; compárelos con los ciclos de trabajo previstos de la fundición.

Formas de los productos y cómo se sellan: descripciones técnicas detalladas

Cuerda y trenza de fibra cerámica (utilizada para juntas de puertas y bridas)

Construcción: haces de filamentos trenzados o retorcidos de varias capas, a veces con una fibra portadora de sacrificio que se quema durante el calentamiento inicial. Prestaciones: alta compresibilidad, excelente en espacios de unión restringidos donde la junta debe ajustarse a rebordes irregulares. Usos típicos: juntas de puertas de hornos, cierres de canales y tapas de cucharas, juntas de vagones de transferencia. Temperatura continua comúnmente hasta 1260°C / 2300°F.

Cinta cerámica y juntas de cinta (sellado de perfil fino)

Construcción: cinta cerámica tejida o de punto, o anillos de junta cortados de papel o manta. Rendimiento: bueno para juntas finas, proporciona un contacto más uniforme que la cuerda en aplicaciones de cara plana. Casos de uso: bordes de puertas correderas, caras de bridas finas y juntas alrededor de puertos de inspección.

Papel de fibra cerámica (sellado de láminas blandas y juntas)

Construcción: papel de fibra de aluminosilicato formado en húmedo con grosor controlado. Prestaciones: conformable, fácil de cortar y moldear, y baja conductividad térmica. Las aplicaciones típicas son el revestimiento de bridas antes de la sujeción por compresión y el relleno de huecos finos para reducir la infiltración de aire.

Placas aislantes cerámicas (sellado estructural y embalaje)

Construcción: tableros de fibra cerámica aglomerada con maquinabilidad fina. Prestaciones: suficientemente rígido para el embalaje estructural en el que las juntas deben resistir una compresión superior a la que pueden soportar las cuerdas. Las aplicaciones incluyen revestimientos de gargantas de cucharas, montajes de tapas calientes y paneles de barrera térmica que se asientan contra placas metálicas.

Pastas y revestimientos cerámicos de sellado (relleno de huecos y sellado de adherencia dura)

Construcción: aglutinantes inorgánicos mezclados con polvos cerámicos de alta temperatura; algunas formulaciones curan hasta conseguir un sellado firme a temperaturas elevadas. Uso: sellado de juntas irregulares o unión de interfaces cerámica-metal en las que una pasta proporciona humectación y rellena microespacios. Cuando sea necesario volver a mecanizar o retirar la junta, seleccione pastas que se ablanden al recalentarse o que puedan retirarse mecánicamente.

Cómo la elección de productos se corresponde con los casos de uso de la fundición (recomendaciones de AdTech)

Las siguientes recomendaciones de emparejamiento se ajustan a las necesidades comunes de la fundición de aluminio y coinciden con las líneas de productos AdTech (filtros de espuma cerámica, placas aislantes, cuerda de fibra, papel cerámico).

• Juntas de la puerta y del puerto del horno de fusiónUtilizar cuerda de fibra cerámica trenzada con trenza de acero inoxidable o fibra de vidrio cuando exista abrasión. Para mejorar la vida útil, utilice una trenza protectora exterior de alambre inoxidable si el contacto con herramientas es frecuente. La cuerda de fibra cerámica AdTech, especificada para servicio continuo a 1100°C, proporciona una larga vida y un bajo riesgo de infiltración.

• Empaquetaduras de la garganta del cazo y del picoLos filtros de espuma cerámica AdTech: utilizan una combinación de placa cerámica para el revestimiento estructural y cuerda cerámica en la interfaz de la brida para mantener un sellado comprimible a la vez que resisten las salpicaduras metálicas. El cartón aislante cerámico AdTech con un inserto de garganta mecanizado estabilizará el flujo y ayudará a que el filtro de espuma cerámica tenga un rendimiento óptimo.

• Sellado de tapas para recipientes de desgasificaciónEn los casos en que existen tapas giratorias o desmontables, una junta o cinta de fibra cerámica proporciona un sellado compresible eficaz. El papel de fibra cerámica AdTech precortado según el diámetro de la tapa simplifica la sustitución.

• Tapones para máquinas de fundición y juntas de boquillasPasta cerámica selecta con alta adherencia al metal y compatibilidad con la expansión térmica, combinada con un refuerzo de cuerda cerámica localizado para absorber el movimiento. Las pastas de sellado AdTech formuladas con rellenos de alúmina proporcionan uniones densas y de baja porosidad en lugares de alto desgaste.

Factores de fabricación y control de calidad que determinan la vida útil de la estanquidad

1. Control de la pureza y la composición de las fibrasUn mayor contenido de alúmina suele mejorar la refractariedad, pero aumenta el coste. Seleccione materiales cuya composición y procesos de centrifugado estén documentados por el proveedor.

2. Selección de densidad y aglutinantepara cartones y papeles, la química del ligante afecta a la desgasificación y a las características de mecanizado. Los ligantes de baja desgasificación son adecuados para entornos metálicos cerrados.

3. Uniformidad de construcción: la torsión de la cuerda, la tensión de la trenza y los parámetros de tricotado de la cinta modifican la compresibilidad; solicite la documentación del proceso del fabricante y los planes de muestreo de control de calidad.

4. Acabado posterior a la fabricación: las trenzas protectoras, las cubiertas de alambre o el apresto reducen la abrasión y la pérdida de fibras durante la manipulación, aumentando la vida útil efectiva.

AdTech recomienda la trazabilidad de los lotes en fábrica y el termociclado de las muestras antes del envío para los pedidos de sellado críticos.

Mejores prácticas de instalación

• Limpie las superficies de contacto para eliminar residuos de juntas viejas, cascarilla y aceite.

• Utilice una fina capa de papel o pasta cerámica en las caras planas para igualar los microespacios antes de insertar la cuerda.

• Comprima las juntas de los cables uniformemente hasta el porcentaje de compresión especificado por el proveedor, normalmente entre el 20 y el 40% para muchos cables retorcidos. Una compresión excesiva aumenta el juego y reduce la vida útil.

• Proteja el cable expuesto con acero inoxidable trenzado o alambre donde las herramientas o las virutas metálicas puedan desgastar la superficie exterior.

• Tras el calentamiento inicial, vuelva a apretar las fijaciones accesibles, ya que las fibras portadoras o los aglutinantes pueden quemarse y provocar un ligero encogimiento.

• Documente la ubicación, el número de pieza y la fecha de instalación para la inspección programada.

Compatibilidad, riesgo de contaminación y resistencia química

Normas clave de compatibilidad:

• Evitar la exposición de las fibras de aluminosilicato al ácido fluorhídrico.

• Los álcalis fuertes provocan erosión; en aplicaciones en las que los agentes fundentes entren en contacto con las juntas, utilice rellenos resistentes a los productos químicos o revestimientos protectores.

• Para operaciones con atmósferas enriquecidas con oxígeno o ciclos intensos, seleccione calidades con mayor contenido de alúmina y menos portadores orgánicos.

Los materiales de sellado con baja desgasificación y baja liberación de partículas ayudan a mantener la limpieza del metal. Cuando sea crítico, realice una prueba de lixiviación y liberación de partículas a pequeña escala antes de la instalación completa.

Notas sobre seguridad, manipulación y normativa

• Trate los materiales de fibra cerámica como otras fibras refractarias: minimice el polvo durante el corte, utilice extracción local y EPI (respiradores, guantes, protección ocular). Muchas fibras modernas están diseñadas para reducir la liberación de fibras respirables, pero se siguen aplicando las buenas prácticas.

• Al mecanizar tableros o recortar cuerdas, los métodos húmedos o los aspiradores HEPA limitan las partículas en suspensión en el aire.

• Almacenar los productos envasados en condiciones secas para evitar la hidrólisis del aglutinante y preservar la resistencia a la manipulación.

Tabla comparativa: materiales de estanquidad habituales y usos recomendados

Cinco puntos débiles comunes de los usuarios y soluciones AdTech

Esta tabla es práctica y se ha construido a partir de la experiencia de campo estándar más las capacidades de los productos AdTech.

Lista de control de mantenimiento y optimización de la vida útil

Seguir esta lista de comprobación ayuda a maximizar la vida económica de los precintos y favorece la trazabilidad de los eventos de calidad.

Preguntas más frecuentes

1. ¿Qué temperatura puede soportar la cuerda de fibra cerámica en continuo?
   Los grados comerciales típicos soportan hasta unos 1260°C (2300°F) continuos, aunque la vida útil depende de los ciclos y de la atmósfera.

2. ¿Qué forma es la mejor para el sellado de bridas en cucharas?
   Una combinación de tablero cerámico para el soporte estructural y cuerda retorcida para la interfaz de la brida ofrece el mejor equilibrio.

3. ¿Los materiales cerámicos de sellado contaminan el aluminio?
   Los productos de aluminosilicato de gran pureza y bajo contenido en aglutinantes presentan un riesgo de contaminación mínimo. Una instalación y protección correctas reducen la liberación de partículas.

4. ¿Puedo pintar o recubrir la cuerda cerámica para aumentar su vida útil?
   Se prefieren las trenzas protectoras o los revestimientos inorgánicos a las pinturas orgánicas; resisten la abrasión y limitan la pérdida de fibras.

5. ¿Cómo deben almacenarse los precintos?
   Mantener seco, evitar la compresión en el almacenamiento y proteger de aceites y disolventes que puedan comprometer los aglutinantes.

6. ¿Es reutilizable el papel cerámico?
   El papel suele ser de un solo uso para el sellado crítico; algunos usos con poca carga permiten una reutilización limitada, pero se recomienda su sustitución para la fundición de alta pureza.

7. ¿Cómo elegir entre cuerda y cinta?
   Utilice cuerda donde se necesite una compresión profunda y cinta adhesiva para zonas de contacto finas y uniformes.

8. ¿Qué métodos de inspección detectan la degradación de las juntas?
   La inspección visual, la detección de fugas durante los periodos de inactividad en caliente y las comprobaciones programadas del par de apriete de los tornillos son métodos prácticos sobre el terreno. En el caso de las líneas críticas, la termografía por infrarrojos localiza las fugas de calor.

9. ¿Existen normas para los materiales cerámicos de estanquidad?
   Los fabricantes suministran datos técnicos y resultados de ensayos; cuando esté regulado, siga los requisitos locales de seguridad laboral y materiales REACH/ROHS. Solicite FDS e informes de pruebas de rendimiento térmico.

10. ¿Puede AdTech suministrar kits completos de juntas?
    Sí. AdTech monta kits adaptados que incluyen cuerda, papel, pasta e instrucciones de instalación para equipos críticos, lo que simplifica la adquisición y garantiza la compatibilidad.