¿Cuáles son los diferentes tipos de bridas y juntas herméticas?

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Por lo general, las juntas desmontables de los componentes metálicos de vacío, las bombas, las válvulas, las conducciones y otros elementos incorporan bridas. Los componentes de vacío primario, medio y alto de Leybold cuentan con los siguientes sistemas de embridado normalizados:

Bridas pequeñas (KF) (conexiones rápidas conforme a la norma DIN 28 403) de anchuras nominales de 10, 16, 20, 25, 32, 40 y 50 mm. Las de 10, 16, 25 y 40 son las anchuras más recomendables conforme a las indicaciones de la PNEUROP (European Association of Manufacturers of Compressors, Vacuum Pumps, Pneumatic Tools and Air & Condensate Treatment Equipment, Asociación Europea de Fabricantes de Compresores, Bombas de Vacío, Herramientas Neumáticas y Equipos de Tratamiento de Aire y Condensado) y el comité técnico ISO/TC 112 de la ISO. Para conectar perfectamente dos bridas idénticas, se necesitan un anillo de fijación y un anillo de centrado.
Grapas (ISO-K) de anchos nominales de 65, 100, 160, 250, 320, 400, 500 y 630 mm. Además, estas grapas cumplen con las anchuras nominales y las disposiciones de diseño recomendadas por la PNEUROP y el ISO/TC 112. Las grapas ISO-K se unen mediante abrazaderas o collarines y para su sellado se necesita de anillos de centrado o empaquetaduras.
Bridas con tornillos (ISO-F) de las mismas anchuras nominales anteriores (según PNEUROP e ISO/TC 112). En casos especiales, se utilizan bridas con tornillos con una anchura nominal menor. Las grapas y las bridas con tornillos cumplen con la norma DIN 28 404.

La anchura nominal es aproximadamente igual al diámetro interior libre de la brida en milímetros; otras desviaciones mayores son excepcionales, por lo que la grapa DN 63 tiene un diámetro interior de 70 mm. Véase también la Tabla XI.

Tabla XI: Diámetros internos nominales (DN) y diámetros internos de tubos, tuberías y aberturas con sección transversal circular (según la PNEUROP).

Los diámetros internos nominales corresponden aproximadamente a los diámetros internos de los componentes de la tubería (DIN 2402 - Feb. 1976). En la práctica, se prefiere la columna izquierda de la serie de diámetros internos nominales.

Los accesorios de vacío y sus materiales

Los componentes para alto vacío son de aluminio o acero inoxidable. Este último es ligeramente más caro, pero ofrece diversas ventajas: menor velocidad de desgasificación, resistencia a la corrosión y posibilidad de desgasificarse a 200 °C (392 °F); permite asimismo usar juntas metálicas y es mucho más resistente a los arañazos que el aluminio.

Los componentes para ultra alto vacío son de acero inoxidable e incorporan bridas CF que se pueden calefactar a altas temperaturas. Estos componentes, incluidas las bridas, se fabrican en serie a partir de una anchura nominal de 16 mm, que puede llegar hasta los 250. Las bridas CF existen en versiones fijas y de anillo giratorias. Se pueden unir con bridas CONFLAT de casi todos los fabricantes. Para el sellado pueden usarse juntas de cobre.

Básicamente, las bridas no deben ser más pequeñas que los tubos de conexión y los componentes unidos a ellos. En caso de no bombearse gases o vapores agresivos y que el sistema de vacío no quede expuesto a temperaturas de más de 80 °C (176 °F), basta con sellar con juntas tóricas de brida de NBR (Perbunan) o CR (neopreno) para trabajar en las regiones de vacío primario, medio y alto. Este suele ser el caso a la hora de comprobar el funcionamiento de sistemas de vacío antes de proceder a su montaje definitivo.

Todas las bridas de acero inoxidable se pueden desgasificar a temperaturas de hasta 200 °C (392 °F) sin que se produzca ningún tipo de deterioro. Sin embargo, el material de sellado denominado "Perbunan" no es adecuado como sellador de bridas. En su lugar, deben utilizar anillos de sellado de VITILAN® (un tipo especial de FPM) y también juntas de aluminio, que admiten procesos de calentamiento de hasta 150 °C (302 °F) y 200 °C (392 °F) respectivamente. Posteriormente a la desgasificación, es posible obtener presiones de hasta 10^-8 mbar, es decir, del orden del ultra alto vacío (UHV) en sistemas de vacío.

Para la generación de presiones inferiores a 10^-8 mbar se requieren temperaturas de bake-out más altas. Como se explica en la página Técnicas de ultra alto vacío, para trabajar en el rango del UHV se necesita de una estrategia distinta y del uso de bridas CF que incorporen anillos de junta metálicos.

Dispositivos de cierre de gas y racores de sellado

En muchas situaciones resulta deseable no solo poder sellar depósitos rellenos de gas o evacuados, sino también estar en posición de medir la presión o el vacío de los depósitos correspondientes más adelante, además de poder llevar a cabo una evacuación posterior, rellenar el gas interno o cambiarlo.

Es posible hacerlo de forma muy sencilla con un racor de sellado de Leybold que se accione mediante el correspondiente dispositivo de cierre de gas. La conexión mediante brida de dimensiones reducidas de un depósito evacuado o lleno de gas se sella herméticamente por el interior del tubo mediante una pieza de cierre pequeña, que conforma la válvula propiamente dicha. El cierre de gas necesario para activar este accionamiento se abre después de la evacuación o el relleno de gas, por lo que un solo mecanismo de este tipo permite accionar cualquier cantidad de racores de sellado. En la Fig. 2.81 se muestra la sección de una disposición de este tipo. Los dispositivos de cierre de gas y los racores de sellado fabricados por Leybold son de anchos nominales DN 16 KF, DN 25 KF y DN 40 KF y están fabricados en acero inoxidable. El índice de fugas de estos racores de sellado es inferior a los 1 · 10^-9 mbar l/s. Son capaces de soportar sobrepresiones de hasta 2,5 bar, cuentan con resistencia térmica hasta los 150 °C (302 °F) y pueden protegerse de la contaminación mediante una brida obturadora normal.

Fig. 2.81: Cierre de gas con anillo de centrado y racor de sellado, sección

Algunos ejemplos habituales de aplicación de estos equipos son depósitos de doble pared con vacío aislante, como los vasos Dewar, los depósitos de gas líquido, los conductos para el transporte de energía a larga distancia y muchos otros. También se usan racores de sellado con cierres de gas para la evacuación o la evacuación posterior de vacíos de referencia y auxiliares en racores de sellado de instrumentos científicos. Anteriormente era necesario contar con una bomba conectada de manera continua para poder llevar a cabo los pertinentes trabajos de posevacuación. Usar mecanismos de cierre de gas con racores de sellado permite que solo sea necesario hermetizar al vacío el depósito y la bomba de vez en cuando para llevar a cabo trabajos de comprobación o evacuación posterior.

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