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Selección de Sellos para
Sistemas de Entrega de Agua:
Las Tecnologías de Tratamiento de Agua
Pueden Afectar la Integridad del Sello
por Dale M. Ashby y Norman J. Quesnel
Resumen: Una de las garantías más importantes
para que un sistema de tratamiento de agua
funcione adecuadamente puede no ser la
tecnología que está siendo utilizada para tratar
el agua. Podría ser algo tan “sencillo” como el
uso de sellos apropiados.
Los sellos elastoméricos que se diseñan
pueden ser formulados para trabajar bajo
condiciones muy severas, tales como variaciones
de temperatura, desde bajo cero hasta superiores
a 285°C (550°F), condiciones de vacío,
presiones elevadas, o en sistemas que requieren
ultra alta pureza. Muchos materiales de sellado
son compuestos y fabricados para un
rendimiento a largo plazo en ambientes volátiles
o corrosivos.
Los requisitos de sellado para los sistemas
de agua potable son típicamente menos estrictos.
Sin embargo, algunos procesos de tratamiento
para la desinfección del agua, tal como la
cloración y ozonación, pueden llevar a
condiciones que presentan un desafío para la
integridad de los materiales de sellado del
sistema de agua, particularmente en el
transcurso del tiempo.
Las cloraminas proveen características de
desinfección a mayor plazo que las del cloro
libre, y son frecuentemente utilizadas durante
los meses de verano, ya que mantienen un efecto
residual más prolongado bajo condiciones más
cálidas. Un tratamiento de agua alterno utiliza
generadores especiales para producir gas ozono
(O 3
), el cual es un fuerte agente oxidante que
mata efectivamente las bacterias con un corto
tiempo de exposición.
Tanto los tratamientos de cloramina como de
ozono pueden afectar varios compuestos de
sellado, causando hinchazón, escamas y
eventualmente el rompimiento físico. Mientras
la función del sello puede seguir siendo estable
durante un periodo de tiempo, el agua es
contaminada con los residuos del sello.
Eventualmente, el sello fallará, debido al
deterioro de su superficie.
Normas para componentes de
sistemas de agua potable
La Norma 61 ANSI/NSF: Componentes de
Sistemas de Agua Potable—Efectos en la
Salud, fue introducida en los Estados Unidos
como resultado de las preocupaciones de salud
y otros temas relacionados con los sistemas
de agua potable.
Una sección de la norma, “Aditivos,
Productos y Materiales Indirectos”, aborda un
aspecto crucial de los componentes de sistemas
de agua—si los contaminantes que se lixivian
o migran del hule, plástico, metal y otros
materiales hacia el agua potable son superiores
a los límites aceptables. La calificación de la
NSF a la Norma 61 consiste en el muestreo del
material que está en contacto con el agua y el
análisis subsiguiente del agua expuesta para
medir toda sustancia lixiviada que sea dañina a
la salud humana.
Cuando un material es certificado bajo la
Norma 61, su certificación indica restricciones
en parámetros tales como la temperatura
máxima de uso o la tasa del volumen del área
de superficie cuando el material es utilizado
en un producto final. Esta opción permite a los
fabricantes utilizar materiales certificados para
pasar por alto algunas o todas las pruebas
químicas y microbiológicas al buscar
certificación—y asegura que los productos
finales cumplan con todos los requisitos.
La norma ANSI/NSF cubre los dispositivos
de punto final y todos los componentes
contenidos dentro del último litro del sistema
de distribución, incluyendo grifos, cabezas de
regaderas, enfriadores, calentadores,
dispositivos de filtrado de agua, y aparatos
residenciales para hacer hielo. Normas
similares de agua potable han sido establecidas
por el Water Research Council (WRC) de Gran
Bretaña y el Kautschuk Trink Wasser (KTW) en
Alemania.
La relacionada Norma 60 de ANSI/NSF:
Compuestos Químicos para el Tratamiento de
Agua Potable—Efectos en la Salud, es la norma
actual para sustancias químicas utilizadas en
el tratamiento de agua potable.
Materiales de sellado hechos para
agua tratada
Al considerar sellos y empaques para los
sistemas de tratamiento de agua, se encuentran
disponibles una variedad de materiales que
proveerán resistencia a largo plazo contra la
hinchazón y el rompimiento bajo la presencia
de cloraminas, ozono y otras sustancias
químicas. Estos materiales de sellado incluyen
EPDMs, elastómeros termoplásticos y nitrilos.
EPDM
Los sellos de hule EPDM (etileno propileno)
son formulados de monómeros de etileno y
propileno. Los sellos EPDM especialmente
formulados son muy resistentes a aplicaciones
de agua tratada y vapor, y son estables a
temperaturas que varían desde -60°C hasta
121°C (-70°F a 250°F). Algunos compuestos
de EPDM son más resistentes a las cloraminas
que otros, y los diseñadores o especificadores
de sellos deben ponerse en contacto con su
abastecedor de material para discutir el impacto
potencial de las cloraminas en su sistema.
Además, el EPDM proporciona una alta
resistencia al desgaste por fricción y al
desgarre.
TPEs
Los elastómeros termoplásticos (TPEs) son
compuestos versátiles que pueden ser
moldeados en una gran variedad de formas de
sellos. Demuestran una gran resistencia al agua
tratada con cloramina, pero son menos
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Tabla 1. Sellos para Aplicaciones de Agua Potable
resistentes a la compresión que los EPDMs.
Esto puede resultar en una disminución en la
altura del sello bajo condiciones de carga,
tiempo y temperatura. Los sellos de TPE son
estables a temperaturas desde -60°C hasta
100°C (-76°F a 212°F).
NBR y HNBR
El nitrilo (NBR) y los nitrilos hidrogenados
(HNBR), ampliamente utilizados en el sellado
de la industria del petróleo, pueden ser también
formulados específicamente para aplicaciones
de sellado de agua. Los sellos de nitrilo son
efectivos desde -34°C hasta 100°C (-30°F a
212°F), y pueden ser combinados para su uso
en temperaturas tan bajas como -55°C (-65°F).
Los nitrilos hidrogenados proveen resistencia
adicional al calor y son estables hasta 149°C
(300°F). Asimismo son más costosos que los
NBRs.
Cada uno de estos compuestos debe ser
específicamente puesto a prueba para
determinar su compatibilidad con las sustancias
químicas utilizadas en el tratamiento, de no
conocerse su composición total. La Tabla 1
provee los beneficios y defectos generales para
cada uno de estos materiales de sellado para
agua potable.
Material del Sello Características/Beneficios Precauciones
Etileno propileno Resiste el ozono. Menos resistente a los
(EPDM) Compuestos especiales productos de petróleo.
resisten las cloraminas.
Altamente estable contra
temperatura y desgaste.
Hule termoplástico (TPE) Muy resistente a las Menos resistente a la
cloraminas. Los sellos
compresión. Mayor costo.
pueden ser fabricados en
muchas formas. Altamente
estable contra la
temperatura y el desgaste.
Nitrilo (NBR) Compuestos especiales Sellos menos estables que
resisten el ozono y las
EPDM en ambientes acuosos.
cloraminas. Resiste los
petróleos. Bajo costo.
Nitrilo Hidrogenado (HNBR) Resiste el ozono. Sellos menos estables
Compuestos especiales que EPDM. Mayor costo.
resisten las cloraminas.
Resiste los petróleos.
Formas para cualquier aplicación
Los sellos son utilizados en varios
componentes de los sistemas de agua potable.
Entre éstos se encuentran los empaques para
grifos y regaderas, empaques para filtros de
agua, sellos y asientos de válvulas, sellos de
unión de tuberías, y los diafragmas y aros
utilizados en las bombas, calentadores y otros
aparatos. Los sellos son típicamente
suministrados en forma de o-rings (arosellos),
arandelas planas, formas moldeadas
bajoespecificación, y tiras extruidas.
O-rings moldeados
Típicamente ofrecidos en EPDM y
elastómeros de nitrilo aprobados por la norma
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NSF 61, los
o-rings proveen
propiedades
físicas consistentes
para
asegurar la
integridad del
sello. Muestras
de o-rings se
encuentran
normalmente
disponibles para
llevar a cabo pruebas y evaluaciones.
Arandelas planas
Éstas son producidas en alto volumen de
tiras de elastómero extruidas y rebanadas. Las
arandelas planas se encuentran disponibles en
una amplia variedad de combinaciones de
tamaño de D.I./D.E. (diámetro interior/diámetro
exterior). Pero también se encuentran
disponibles otras formas de corte transversal
incluyendo cuadrada, rectangular, triangular y
diseños únicos. Las orillas planas y lisas de
estos sellos cortados a presición proveen una
superficie máxima de sellado para el área de
contacto.
Formas moldeadas bajo especificación
Construidas para cumplir los requisitos
específicos de cierta aplicación, los sellos
moldeados bajo especificación se encuentran
disponibles en tamaños tan grandes como 3
pies de D.E. y un grosor de la sección transversal
hasta de 1.5 pulgadas. Los sellos moldeados
bajo especificación son creados utilizando la
tecnología de diseño automatizado
de computadora (CAD*) y análisis
finito de elementos (AFE) para
proporcionar una solución óptima
de sellado. Los sellos de alta
calidad encajan perfectamente, lo
cual reduce los costos de tiempo,
instalación y ensamblaje.
Tiras extruidas
Los sellos que están hechos de
compuestos extruidos son
típicamente fabricados como aros
de empalme (spliced rings),
empaques de cuatro esquinas tipo marcos de
fotos, o como piezas cortadas a medida. Los
perfiles del sello son sólidos o huecos en forma
de O o D, rectangulares, y canales en forma de
U. Pueden ser utilizados en ranuras
tradicionales, o aplicarse en superficies planas.
Las tiras pueden usarse para hacer empaques
utilizando un proceso caliente de vulcanización
que asegura una unión fuerte en el sitio de
empalme.
Conclusión
Al igual que con todas las aplicaciones de
sellado, la compatibilidad con el medio sellado
deberá ser la primera consideración. Los
fabricantes acreditados de sellos poseen datos
de prueba para sus compuestos en contacto
con una variedad de fluidos,
gases y sólidos. Deben contar
con algunos datos de
rendimiento para el sellado
de la cloramina y el ozono.
De lo contrario, los
diseñadores de sellos deben
ponerse en contacto con su
abastecedor de elastómero
para discutir el impacto total
de las sustancias químicas de
tratamiento en su sistema para
prevenir la contaminación o
la fuga prematura en el
sellado. El uso cuidadoso de los datos, y las
discusiones con ingenieros expertos en las
aplicaciones, proporcionará la mejor solución
de sellado para los sistemas de tratamiento de
agua.
* Por sus siglas en inglés.
Referencias
1. Ashby, Dale, “Resistant Seals for Leak-Free
Tubing, Fittings and Connectors,” Water
Conditioning & Purification, Abril 2000.
2. Norma 61 de ANSI/NSF: Componentes de
Sistemas de Agua Potable—Efectos en la Salud,
NSF International, Ann Arbor, Michigan, EE.UU.
3. Norma 60 de ANSI/NSF: Compuestos
Químicos para el Tratamiento de Agua Potable
—Efectos en la Salud, NSF International, Ann
Arbor, Michigan, EE.UU.
Acerca de los Autores
Dale M. Ashby es director técnico para
la División de O-rings de Parker Hannifin
en Lexington, Kentucky, EE.UU. Ha
trabajado en la industria del hule y sellado
durante 18 años.
Norman J. Quesnel es especialista en
comunicación del Grupo de Sellos de
Parker y ha trabajado en la industria de
empaques y sellos durante 15 años.
Para información sobre este artículo o
acerca de los Sellos Parker, puede
comunicarse con Eugenio Morales,
gerente de ventas territorial de Parker
Hannifin en México. Contacto: +52(81)
8386-3915, Fax: +52(81) 8386-1792,
emorales@parker.com
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