Materiales de junta para intercambiadores de placas: ¿NBR, EPDM, HNBR o FKM?
En un intercambiador de placas con juntas, las placas suelen ser de acero inoxidable o de titanio y rara vez fallan primero. Las juntas son de caucho. Si el caucho se hincha, se endurece o pierde elasticidad, el equipo fuga, por lo que la elección del material de junta decide a menudo si un intercambiador de placas aguanta un servicio. Esa elección es primero una cuestión de química y después una cuestión de temperatura.
Esta guía compara los cuatro elastómeros que se usan en la mayoría de las juntas de intercambiadores de placas, NBR, HNBR, EPDM y FKM, y enumera lo que hay que decir a un proveedor para que ofrezca el adecuado. El catálogo de productos de este sitio incluye intercambiadores de placas con juntas de Shanghai Heat Transfer Equipment con juntas de NBR, HNBR, EPDM, H-EPDM y FKM, y equipos de KDP y Lanshi. Para un servicio concreto, envíe los datos de ambos fluidos mediante el formulario de solicitud de oferta.
1. Lo esencial
La tabla resume la información sobre materiales publicada por Gislaved Gummi, fabricante de juntas para intercambiadores de placas, y los rangos de temperatura de una guía de juntas de Heat Exchanger World.
| Material | Resiste bien | Evitar | Rango de temperatura típico |
|---|---|---|---|
| NBR (nitrilo) | Agua, aceites minerales, combustibles, disolventes hidrocarbonados, aceites vegetales y grasas animales | Aminas, cetonas, aldehídos, ésteres de bajo peso molecular, ácidos orgánicos, álcalis, y ácidos como el clorhídrico, el nítrico o el sulfúrico; ozono | Aprox. -10 °C a 110 °C |
| HNBR (nitrilo hidrogenado) | Los mismos aceites e hidrocarburos que el NBR, con un envejecimiento térmico mucho mejor | Los mismos productos químicos que el NBR; peor a baja temperatura | Aprox. -10 °C a 160 °C en vapor |
| EPDM | Agua, vapor, muchos ácidos y álcalis (excelente con hidróxido sódico), alcoholes, glicoles, cetonas, aldehídos, aminas | Aceites minerales, combustibles, disolventes hidrocarbonados y aceites térmicos, aceites vegetales y grasas animales; ácidos oxidantes fuertes como el nítrico | Aprox. -10 °C a 150 °C; más en calidades especiales para vapor |
| FKM (fluorocarbono) | Ácidos fuertes, soluciones salinas, hidrocarburos aromáticos y aceites térmicos, hidrocarburos clorados; agua y vapor en las calidades adecuadas | Álcalis, ésteres de bajo peso molecular, cetonas, éteres, aldehídos; aminas y amoníaco incluso en ppm | Hasta unos -15 °C por abajo; servicio continuo hasta 200 °C en las calidades adecuadas |
Son valoraciones generales. Cada fabricante de juntas tiene sus propios compuestos con sus propios límites, así que la comprobación final es siempre la ficha técnica del compuesto ofertado.
2. Compruebe ambos fluidos, no solo uno
En un intercambiador de placas con juntas, cada junta sella su propio canal y, con las juntas anulares alrededor de los orificios, el otro fluido que pasa por esos orificios. Por tanto, cada junta está en contacto con ambos fluidos, y un paquete de placas usa normalmente un solo material de junta. Ese material tiene que servir para los dos fluidos.
Incluya también todo lo demás que pasará por el equipo:
- Productos de limpieza. Indique el producto, la concentración, la temperatura y la frecuencia de limpieza. Una junta que resiste el fluido de proceso puede dañarse igualmente con el ciclo de limpieza.
- Productos de tratamiento del agua. Gislaved Gummi advierte de que las aminas orgánicas, presentes en muchos inhibidores de corrosión, así como las etanolaminas y el amoníaco, atacan el FKM incluso en concentraciones de ppm. Esta degradación del FKM también puede causar corrosión bajo tensión de las placas de acero inoxidable a alta temperatura.
- Situaciones anómalas. Si otro fluido puede entrar en el equipo durante el arranque, un lavado o una alteración del proceso, menciónelo.
3. Temperatura: límite y vida útil
Un límite de temperatura es la temperatura más alta que el compuesto está pensado para soportar, no una temperatura a la que dure tanto como a otra más baja. El caucho envejece más rápido cuando trabaja caliente: se endurece, adquiere una deformación permanente y presiona menos contra las placas. Deje un margen entre la temperatura de operación y el límite, y pregunte al proveedor la vida útil esperada de las juntas a su temperatura real.
Los límites de un mismo material varían entre compuestos. Un artículo de la revista profesional Processing describe un compuesto de EPDM capaz de funcionar al menos un año a 175 °C en agua caliente o vapor, y una calidad de HNBR para enfriadores de aceite offshore con servicio continuo hasta 175 °C. Son compuestos concretos, no límites generales del EPDM o del HNBR. Para el calentamiento con vapor, consulte ¿puede un intercambiador de placas trabajar con vapor?
4. Aceites e hidrocarburos: NBR o HNBR
El NBR es la elección habitual para enfriadores de aceite lubricante, aceite hidráulico y combustible. Sus puntos débiles son el envejecimiento térmico y el ozono. El HNBR resiste los mismos fluidos y conserva mucho mejor sus propiedades a alta temperatura, por eso se usa en enfriadores de aceite caliente y en el sector del petróleo y el gas. Gislaved Gummi da para sus calidades de HNBR un límite de 160 °C en vapor y un mínimo de -10 °C. Un punto a tener en cuenta del artículo de Processing: el agua caliente y el vapor pueden dañar el HNBR más que los hidrocarburos, así que en un enfriador de aceite también importa el lado del agua.
Ni el NBR ni el HNBR son adecuados para álcalis, aminas, cetonas o ácidos fuertes.
5. Agua, vapor y glicoles: EPDM
El EPDM es la junta estándar para redes de calefacción urbana, climatización, agua caliente sanitaria, circuitos de glicol y muchos calentadores de vapor. Resiste el agua, el vapor, el hidróxido sódico y muchos ácidos y aminas, y no le atacan los inhibidores de corrosión que se usan normalmente en los sistemas de vapor. No debe usarse con aceites, combustibles, disolventes hidrocarbonados, aceites térmicos hidrocarbonados, ni aceites vegetales y grasas animales.
Este último punto sorprende a algunos compradores. Una junta que funciona bien en el lado del agua de una planta alimentaria puede fallar pronto si el producto contiene grasa, así que los servicios alimentarios con aceites o grasas necesitan otro compuesto.
6. Ácidos y servicios calientes agresivos: FKM
El FKM resiste ácidos fuertes, soluciones salinas, hidrocarburos aromáticos, aceites térmicos e hidrocarburos clorados, y las calidades adecuadas soportan agua y vapor a alta temperatura. Cuesta más que el NBR o el EPDM. Sus puntos débiles son los álcalis, los ésteres, las cetonas, los éteres, los aldehídos, las aminas y el amoníaco. Antes de elegir el FKM por su resistencia a los ácidos, compruebe los productos de limpieza y los aditivos de tratamiento del agua frente a esa lista.
7. Alimentación, bebidas y farmacia
Las juntas en contacto con alimentos necesitan un compuesto apto para contacto alimentario y una declaración de conformidad. En la UE, los materiales en contacto con alimentos se rigen por el Reglamento (CE) n.º 1935/2004, y las buenas prácticas de fabricación por el Reglamento (CE) n.º 2023/2006. En Estados Unidos, los artículos de caucho para contacto repetido con alimentos están cubiertos por la FDA 21 CFR 177.2600. Alfa Laval, por ejemplo, cita el título 21 del CFR de la FDA y ambos reglamentos de la UE entre las normas que cumplen sus materiales de junta. Pida al proveedor la declaración del compuesto exacto ofertado, no una afirmación general sobre el material.
8. Juntas pegadas o de clip
Las juntas se fijan a las placas con adhesivo o mecánicamente, con clips que sujetan la junta en la ranura de la placa. Las juntas sin adhesivo pueden sustituirse sin retirar el adhesivo viejo, lo que acelera el cambio de juntas en obra. El método posible depende del diseño de la placa, así que las juntas de repuesto deben corresponder a las placas: una junta de clip no sirve para una placa diseñada para juntas pegadas. La tienda de repuestos de Alfa Laval, por ejemplo, ofrece juntas de clip, pegadas y con cinta adhesiva, según el modelo de placa.
9. Almacenamiento de las juntas de repuesto
El NBR es sensible al ozono, así que las juntas de repuesto de NBR deben guardarse en bolsas de plástico cerradas, protegidas de la luz y del calor. Gislaved Gummi califica de excelente la resistencia al ozono del EPDM y del FKM, por lo que almacenar esas juntas durante varios años no es crítico. Sea cual sea el material, siga las instrucciones de almacenamiento del fabricante de juntas y anote cuándo se fabricó cada juego. Para planificar los repuestos, consulte la guía de compra de repuestos.
10. Qué indicar al proveedor
| Elemento | Qué indicar |
|---|---|
| Ambos fluidos | Nombre, composición y concentración, incluidos los componentes en trazas |
| Temperaturas | Normal, máxima y mínima en cada lado, incluidos el arranque y la limpieza |
| Presiones | Presión de operación y de diseño en cada lado |
| Limpieza | Productos, concentraciones, temperaturas y frecuencia |
| Aditivos | Inhibidores de corrosión, biocidas, tipo de glicol |
| Contacto alimentario | Reglamentos y declaraciones exigidos |
| Régimen de operación | Continuo, o arranques y paradas frecuentes |
| Equipo existente | Material de junta actual y cuánto duró, si va a sustituir juntas |
Qué significa esto para los compradores
Elija la junta para ambos fluidos y para el ciclo de limpieza, no solo para el producto principal. Use NBR o HNBR para aceites, EPDM para agua, vapor y glicoles, y FKM para ácidos e hidrocarburos calientes cuando no haya álcalis, aminas ni amoníaco. Deje un margen de temperatura y pida en la oferta el nombre del compuesto y su ficha técnica, para poder pedir años después juntas de repuesto del mismo material. Al comparar proveedores, la lista de verificación para elegir un proveedor de intercambiadores de placas con juntas recoge las demás preguntas que conviene hacer.
Fuentes y páginas relacionadas
- Gislaved Gummi (Hexpol), información sobre el material de junta NBR: https://www.hexpol.com/gislavedgummi/wp-content/uploads/sites/34/2020/05/File-General-Information-NBR.pdf
- Gislaved Gummi (Hexpol), información sobre el material de junta HNBR: https://www.hexpol.com/gislavedgummi/wp-content/uploads/sites/34/2020/05/File-General-Information-HNBR.pdf
- Gislaved Gummi (Hexpol), información sobre el material de junta EPDM: https://www.hexpol.com/gislavedgummi/wp-content/uploads/sites/34/2020/05/File-General-Information-EPDM.pdf
- Gislaved Gummi (Hexpol), información sobre el material de junta FKM: https://www.hexpol.com/gislavedgummi/wp-content/uploads/sites/34/2020/05/File-General-Information-FKM.pdf
- Heat Exchanger World, guía de juntas para intercambiadores de placas: https://heat-exchanger-world.com/?p=69916
- Revista Processing, tres materiales para requisitos exigentes: https://www.processingmagazine.com/home/article/55347291/three-materials-for-challenging-requirements
- Alfa Laval, servicio de intercambiadores de todas las marcas (materiales de junta y conformidades): https://www.alfalaval.com/globalassets/documents/service/maintenance/heat_transfer_service_allbrands_-description_en.pdf
- Tienda de repuestos de Alfa Laval, juntas: https://shop.alfalaval.com/en-gb/gaskets-alfa-laval--3492492
- Intercambiadores de placas con juntas en HeatEx Direct: https://heatexdirect.com/es/products/shanghai-heat-transfer-equipment-co-ltd/gasketed-plate-heat-exchanger