El conocimiento de las características, ventajas y desventajas de los materiales individuales es crítico para entender y evaluar como se comportarán varias construcciones. Esta sección mostrará que, en muchos casos, las carencias en los materiales individuales impactarán en la combinación con otros materiales. Las mejores características de cada material pueden ser combinadas para mejorar aún más el producto final.

Solo las construcciones de juntas no metálicas más importantes son revisadas, con particular énfasis en aquellas vendidas por Garlock. Los productos son listados de acuerdo a su popularidad entre los usuarios de mantenimiento industrial.

Juntas Comprimidas
Esta familia de productos fue introducida primero por Garlock en 1898, nuestro primer producto fue el estilo 900 (asbesto). En la fabricación de hojas comprimidas (CS), varios tipos de fibras se mezclan con diferentes tipos de elastómeros y rellenos en mezcladores para formar un dough viscoso con la introducción del solvente. De los mezcladores, el douhg se alimenta en dos rodillos especiales llamados “sheeters”. El más grande de los dos es calentado con vapor, mientras que el pequeño se enfría con agua. El dough se adhiere al rodillo caliente en forma de una película delgada. El rodillo pequeño presiona la película contra el grande; con cada revolución los rodillos se separan un poco, permitiendo un continuo engrosamiento de la hoja. Cuando se adquiere el espesor deseado, el “sheeter” se para y se remueve la hoja. La presión constante del rodillo pequeño contra la película en el rodillo grande causa que las fibras se orienten longitudinalmente en la dirección de la rotación. Por lo tanto, las Juntas Comprimidas siempre tienen mayor fuerza en la “dirección de la máquina” (MD).

Usando el principio de que una cadena es tan fuerte como el más débil de sus eslabones”, uno debe solo interesarse en la fuerza tensil mínima de la hoja, la cual esta transversal a la dirección de la máquina. El tamaño de la hoja viniendo del “sheeter” depende de ambos, el ancho de los rodillos y la circunferencia del rodillo mayor. En Garlock, después de que la hoja se remueve del“sheeter”, se pasa por una “línea final” donde es (1) calendered para mejorar el acabado de la superficie, (2) darle un acabado anti-stick (no pegajoso) en ambos lados, (3) marcarlo con el logotipo y (4) cortarlo en tamaños apropiados de hoja.

Las Juntas Comprimidas son el tipo de construcción de junta más usada en todo el
mundo. Mientras que en USA tenemos muchas opciones de construcción, muchos otros países dependen casi completamente de los Comprimidos para sus requerimientos nometálicos.

Las razones para esta gran popularidad son:
• Amplio rango de aplicaciones y capacidades de servicio
• Relativo bajo precio
• Disponibilidad
• Tamaños de hoja que permiten el uso de una pieza de junta para aplicaciones
grandes
• Facilidad para cortar en juntas

Comprimidos libres de Asbesto
Garlock introdujo su primer producto de junta comprimida libre de asbesto en 1980. El primer material fue construido de fibras de aramid, agentes reforzadores de silicato y carpeta de nitrilo. La fuerza tensil era de 2,000 psi (138 bar), la compresibilidad era la misma que los asbestos (7-17%), y la recuperabilidad y las propiedades cuando se sumerge en aceite y gasolinas eran muy cercanas a las del asbesto.

Construcciones de Juntas y Sellos

Primero, necesitamos discutir la capa exterior de los productos de juntas libres de asbestos. El porcentaje de elastómero no ha cambiado cuando se compara con los comprimidos de asbesto. Garlock siempre ha sido renuente a divulgar cuanta fibra esta en nuestros productos debido a pasados malentendidos. Cuales quiera que sean los porcentajes usados relativos a la composición del material, se les cataloga por peso. El asbesto es una fibra muy pesada y tiene un alto porcentaje del peso total de la junta. Las fibras libres de asbesto que se usan actualmente (aramid, carbón,grafito, etc.) son relativamente más pequeñas. Ha habido y hay numerosos rellenos añadidos a los productos libres de asbesto que no fueron usados en las juntas de asbesto, o si es que si lo hicieron, fue poco común.

Los rellenos en las juntas tienen principalmente cuatro funciones:
• Actúan como bloqueadores de las altas temperaturas
• Ayudan a proteger las fibras de la exposición al calor y a los químicos, y a que
no se degraden
• Llenar los vacíos creados por las fibras y mejorar el sellado
• Ayudan a mantener bajos los costos del material (Un material de la junta con 80% de fibra de carbón será seguramente una junta con un muy alto precio) Juntas, las fibras y los rellenos hacen aproximadamente el 90% de la junta. Nos gustaría enfatizar que Garlock no podría fabricar una junta con 80% de fibra carbón por peso. El elastómero que forma el 20% no sería suficiente en cantidad como para sostener toda la fibra junta. Recuerde, estamos hablando de peso, no volumen. Exactamente ¿cuáles son los porcentajes? Bueno, depende de la fibra y el estilo del material. Los contenidos de fibra de los productos de juntas libres de asbestos están en el rango de 20% al 50% por peso.

Polytetrafluorethylene (PTFE)
Mientras Garlock fabrica las formas estándar de PTFE (rellenado y no rellenado) usando procesos de fabricación convencional en nuestra planta en Houston, la unidad de Palmyra, Nueva York, fabrica una familia de materiales de junta plana bajo la marca GYLON

Juntas GYLON es fabricada mediante un proceso propio que da propiedades físicasúnicas, las cuales no son obtenidas mediante métodos convencionales:
• Estructura cristalina uniforme a lo largo de la hoja para asegurar un desempeño
consistente
• Relleno uniforme en la hoja para asegurar desempeño consistente
• Flujo frío y arrastrado virtualmente eliminado – no controlable bajo fabricación
PTFE normal
• Productos de hoja sin marcas “skive” para eliminar las altas tazas de fuga
• Proceso de soldado patentado para fabricar virtualmente cualquier tamaño de junta

Por favor revise el Catálogo de Productos de Juntas Ingenieriles (GSK 3:1) para obtener más información de los estilos individuales.

Grafito Flexible

GRAPH-LOCK Juntas de grafito flexible es una forma distintiva de material de junta flexible con las características del grafito más propiedades complementarias diferentes a los grafitos de fabricación convencional.

El grafito flexible se fabrica de tal manera que no se introducen rellenos de carpetas orgánicas o inorgánicas

Construcciones de Juntas y Sellos

El producto final es esencialmente grafito con propiedades físicas sobresalientes:
• Resistencia a fluido amplia, incluyendo virtualmente todos los fluidos orgánicos e
inorgánicos excepto los ácidos minerales altamente oxidantes
• Contenido de Leachable chloride de grafito homogéneo es menor a 100 ppm (partes por millón)
• Resistencia a temperaturas desde criogénicas hasta más de 5,400 F (2,980 C)
en atmósferas inhertes o reductoras, y hasta 850 F (455 C ) en la atmósfera
• Excelente compresibilidad y conformabilidad
• Muy baja relajación

La hoja de grafito flexible requiere un manejo cuidadoso, comparado con otros materiales para juntas, se puede romper en determinados casos. La malla de alambre para la inserción, de acero inoxidable e inserto de metales incrementa la fuerza y la capacidad de manejo. Esta junta es muy cara en relación a otras construcciones, sin embargo, como es el caso en la mayoría de las aplicaciones, el precio de la junta es menor en comparación a los costos que derivarían si esta falla.
Por favor revise el catálogo de Productos de Juntas Ingenieríles (GSK 3:1) para más información de los estilos individuales

Elastómero o Hules
La hoja de hule no solo es usada para fabricar juntas, tambien tiene muchas otras aplicaciones . El mercado más grande para la Hoja de Hule es Norte América. Las
razones para que sea tan popular incluyen:

• Amplio rango de aplicaciones y servicios
• Relativo bajo precio (para la mayoría de los elastómeros)
• Facilidad para cortarlo en partes finales
Las formas más comunes de juntas de hule son:
• Moldeado a formas específicas (como STRESS SAVER)
• Extruido y rebanado
• Torneadas para mangas
• Plano
Esta revisión cubre las juntas planas, con o sin refuerzo (de fábrica) En la hoja de hule fabricada, los varios tipos de elastómeros básicos son mezclados con otros
ingredientes, dependiendo de las propiedades físicas deseadas. Otros ingredientes pueden incluir rellenos no negros, agentes curadores, agentes plásticos, carbón negro y antioxidantes - frecuentemente mas de un elastómero básico es usado en la construcción final. El proceso de mezclado y los ingredientes son el corazón de la fabricación de los productos de hule. Después de mezclarse, el material no curado
en la forma de planchas apenas formados (algunas veces llamados “hides”) esta lista para volverse la hoja plana curada de varios espesores, anchuras, acabados de superficie y materiales de inserción. La hoja C.I. incluye insertos de tela, mientras que la hoja homogénea no los tiene. En Garlock, cumplimos con el proceso de curado por cualquiera de estos tres métodos:

Curado de Prensa Plana En el curado de prensa plana, la hoja calandrado es hecho al ancho requerido e insertada en la prensa plana entre ambos hierros, que atrapan el material y evitan que fluya por los lados. Los dos platos se unen y
cierran, aplicando presión y calor al material no curado.
El largo de la placa que se cura es usualmente limitado por el largo de la prensa. Es posible curar grandes longitudes por un método llamado curado por pasos.

Construcciones de Juntas y Sellos

Con la hoja no soportada, habrá un problema en contener los restos del bloque que no están todavía en la prensa. Sin embargo, es una práctica común curar bandas de este modo.

Curado por Tambor
En el método de curado por tambor, la hoja calandrada simplemente se sujeta al tambor de acero con un alineador de fábrica, el cual separa en capas de compuesto sin curar, así que no se sujeta a si mismo. El material es entonces insertado en un vulcanizador de vapor o aire caliente y se le deja curar por un periodo de tiempo necesario.

Después de que el material se ha curado apropiadamente, se quita del vulcanizador y se quitan los sujetadores. El separador o alineador usado para sujetar el material deja una impresión sobre la superficie – usualmente una impresión de tela de algodón o de nylon.

Algunos fabricantes usan papel, dejando entonces una impresión de papel.
Este método de curado es considerablemente más económico que el de prensa, pero generalmente, no alcanza el mismo ancho de curado que cuando se aplica presión al material con el curado en prensa.

Roto Curado
Este método de prensado continuo fue desarrollado por Garlock Rubber Technologies. El material es sujetado a la prensa y es curado mientras se presiona alrededor del tambor de curado, entre el tambor y la banda sin fin de
acero. Ambos, calor y presión son aplicados al material mientras pasa por este ciclo de curado.

No hay interrupciones en el proceso de curado como en el de prensa plana, donde se necesitan longitudes mayores. Tampoco existe un acabado de fábrica, como en el curado de tambor.

El roto curado provee un acabado liso (highgloss) con un curado cerrado, a través de un método continuo de curado en grandes longitudes y grandes anchos. Algunas prensas rotatorias están equipadas para curar hasta 72” en ancho; otras 36” o 48”.

Propiedades físicas

Cualquier revisión de construcciones disponibles para productos de hule debe de ser precedidos por una revisión de las propiedades físicas del hule, es crucial para procedimientos de ventas a usuarios finales.

Muy frecuentemente, los usuarios finales simplemente describen un estilo particular de un fabricante y agregan “o igual;” o simplemente dan el nombre del elastómero
genérico, dureza y color. Estos dos hábitos de compra pueden conducir a un recorte del precio porque los proveedores tienen una gran deriva en los productos que proveen. El usuario puede asegurarse de obtener el producto exacto que requiere mediante:
• Mencionar un estilo determinado sin “igual”
• Listando en detalle las propiedades físicas deseadas
• Usando el Sistema Estándar de Clasificación ASTM D-2000

La hoja de hule será especificada usando las siguientes propiedades físicas:
Resistencia al Ambiente Consiste de:
• Requisitos de fluido, temperatura y presión
• Otras cualidades importantes: abrasión, clima, impacto o resistencia a vibración
Es una práctica común mezclar algunos elastómeros para obtener la mejor combinación de propiedades. El mezclado también puede ser usado para reducir costo, pero también puede resultar en una reducción de la resistencia al ambiente.
Construcciones de Juntas y Sellos

Dureza

La dureza determina la facilidad con la que cada hule puede ser doblado. Dos escalas de dureza se utilizan, Shore A y Shore D. La escala A esta determinada por una punta sin filo, la escala D con un punto de aguja. Los elastómeros suaves y medios son designados por la escala A con lecturas de 20 a 100. La escala D esta graduara de forma que el punto de aguja registra 100 en una superficie de vidrio lisa. Una lectura “Shore D” de 50 corresponde a una lectura “Shore A” de 100. La dureza es generalmente especificada en incrementos de 10 puntos y tolerancia de +/-
5puntos – entre el número es más alto, el elastómero es más duro. Una banda típica de hule es 35 durómetro (Shore A) y un talón de hule de zapato es 80 durómetro (Shore A). Una bola de boliche es aproximadamente durómetro 80-90 (Shore D). El instrumento de Shore A no es muy preciso por encima de los durómetro 90
y se recomienda Shore D.

Fuerza Tensil
La fuerza tensil es una medida de resistencia a la ruptura, normalmente expresada en libras por pulgada cuadrada de sección transversal. Esta propiedad indica el carácter general del hule. En las juntas, la fuerza tensil es usualmente un factor no crítico; sin embargo, en algunos casos puede ser importante. No puede ser usado como una medida directa del desempeño.
Como ejemplo: el hule de 2,000 psi (138 bar) no necesariamente durará lo doble que uno de 1,000 psi (69 bar).

Elongación o Deformación
La elongación es la medida de la capacidad del hule para deformarse sin romperse. Más frecuentemente se usa el término “elongación última”, ya que este valor es expresado en términos de un porcentaje de la longitud original en el momento de la ruptura. Este valor es importante cuando la forma final debe de deformarse en un hombro o protección y luego regresar a su forma original.

Módulo
El módulo es una media de la resistencia a la deformación; el módulo alto significa una alta tensión a la deformación, un bajo módulo, significa lo contrario. El hule natural y el neopreno son los únicos dos elastómeros que desarrollan un bajo módulo junto con una alta fuerza sin la necesidad de añadir rellenos reforzantes.

Ajuste de Compresión
El ajuste de compresión (memoria) mide la falta de recuperación del hule después de que se ha deformado por un periodo de tiempo y luego se ha liberado.

Un bajo ajuste de compresión es una propiedad importante para cualquier material de juntas, particularmente cuando se involucran propiedades dinámicas, como sellos de
refrigeradores y puertas de hornos y juntas de cubiertas de trampa, en donde las juntas están sujetas a compresión intermitentemente. Una junta que rápidamente toma un ajuste permanente no es preferida.

Resilencia
La resilencia es la proporción de energía que libera un elastómero cuando se recupera de una deformación entre la energía requerida para producir esa deformación. Siempre que no sea deformación momentánea, el resultado obtenido será complicado por la naturaleza parcialmente plástica del elastómero.

Gravedad Específica
La gravedad específica es la proporción del peso de una determinada sustancia entre el peso de un volumen de agua equivalente. La mayoría de los elastómeros tienen una
gravedad mayor a 1.00 (i.e. más pesados que el agua).

La proporción de Fibras Vegetales y Mezclas Fibras Vegetales Uno de los primeros tipos de construcciones de juntas fuern los de fibras procesadas de plantas que son formadas en una hoja homogénea empleando las técnicas que se usan para hacer papel y saturación de pegamento-glycerina. Tiene capacidades limitadas de fluido, temperatura y presión; sin embargo, es muy económica. Vea el estilo Garlock 681

Fibra Vegetal-Corcho
El corcho se añade para dar a la fibra vegetal mas “bounce to the ounce”. Vea el estilo
Garlock 660 Fibra-Hule Vegetal-Corcho El hule nitrilo añadido a la fibra vegetal-corcho
incrementa la resistencia y mejora la“sellabilidad”. Vea el estilo Garlock 670 Vea el catálogo de productos de Juntas Ingenieriles (GSK 3:1) para mas información de
los estilos 660, 670 y 681. Todas estas construcciones tienen un uso limitado en situaciones de mantenimiento industrial típicas debido a su capacidad de servicio limitado

La Unión con Junta
La unión con junta tiene tres partes esenciales:
• La junta
• Las superficies de sello
• El medio para amordazar la junta entre las superficies de sellado para crear y
mantener un sello suficiente
Cuando se diseñan la unión con juntas, o se resuelven sus problemas, usted debe
considerar y evaluar estas tres partes individualmente antes de tomar las soluciones
correctas.
El equipo adjunto a la unión con junta es también importante. Considere tubería
estándar como ejemplo; usted debe resolver las siguientes condiciones:
• Hay suficiente carga en los tornillos?
• La tubería esta sostenida apropiadamente para que las superficies de sello se
mantengan paralelas? Esto se obtiene con soportes para tubería
• Esta el movimiento axial o la vibración en la tubería bajo control? Usualmente se hace esto con juntas de expansión y/o “vueltas” en la tubería Junta La función básica de la junta es crear y mantener un sello positivo entre dos partes relativamente estacionarias... no es una tarea fácil! La junta debe de cumplir ciertas tareas
para funcionar adecuadamente:
• Crear un sello inicial
• Mantener el sello en una longitud de tiempo deseada
• Ser rara vez reemplazada
El grado de éxito depende de que tan efectivamente la junta hace lo siguiente:
• Permanecer sin afectar el flujo en el sistema
• Resistir químicamente al fluido del sistema para prevenir deterioro de sus propiedades físicas
• Deformarse lo suficiente para fluir en las imperfecciones entre las superficies de
asentamiento de la unión y la junta
• Soportar las temperaturas del sistema sin deteriorar sus propiedades físicas
seriamente
• Ser lo suficientemente resilente para mantener una porción adecuada de la
carga aplicada, cuando los movimientos del sistema no son completamente eliminadas por diseño de equipo
• Tener suficiente fuerza para resistir el ser aplastada bajo la carga aplicada y resistir a no salirse bajo la presión del sistema
• Evite contaminar el fluido del sistema
• Que no promueva la corrosión de las superficies selladoras de la junta
• Que sea fácilmente y limpiamente removible cuando se necesite reemplazar
Superficies de Asentamiento
Las juntas son usadas para sellar debido a las imperfecciones en las superficies de
asentamiento. Si estas superficies fueran perfectamente lisas, planas, paralelas y se
mantuvieran en contacto íntimo, no se necesitarían juntas (que pensamiento tan
terrible). Pero el costo de este acabado sería inaceptable. Una junta que funcione
apropiadamente en una unión bien diseñada sirve para este propósito a un costo
relativamente bajo.