Aplicaciones específicas

Compensadores de Dilatación para altas temperaturas

Selección del material adecuado

La selección correcta del material es un parámetro fundamental a la hora de diseñar los fuelles y otras partes de un Compensador de Dilatación, y adquiere aún más importancia en aplicaciones de alta temperatura que, en muchos casos, están asociadas a fluidos agresivos y a grandes requisitos de compensación de movimientos.

Cuando un material se utiliza a altas temperaturas, su resistencia, reflejada en la resistencia a la tracción, la vida de rotura por tensión o la fatiga, es de vital importancia. Los procesos de corrosión también pueden afectar a la resistencia; por lo tanto, la resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas es fundamental.

El material seleccionado debe tener un buen compromiso entre las propiedades mecánicas y una buena resistencia a la corrosión a alta temperatura, al tiempo que garantice una buena resistencia a la fatiga en la zona del límite de deformación.

Existen varios metales apropiados para aplicaciones a alta temperatura, pero la mejor selección para cada uno de ellos depende de varios aspectos. A continuación se indican algunos de los mejores metales y aleaciones resistentes al calor que se utilizan para la fabricación de Compensadores de Dilatación para altas temperaturas:

Aceros inoxidables austeníticos con alto contenido en carbono que proporcionan un buen rendimiento con costes moderados:

  • 304H (UNS S30409)
  • 316H (UNS S31609)
  • 321H (UNS S32109)

Aleaciones de Níquel como:

  • Alloy 600 (Inconel 600) (UNS N0660)
  • Alloy 625 (inconel 625) Grade 1 and Grade 2 (UNS N06625)
  • Alloy 800H (Incoloy 800H) (UNS N08810)
  • Alloy 800HT (Incoloy 800HT) (UNS N08811)

Otros metales refractarios resistentes al calor para aplicaciones de alta temperatura:

  • 309 (UNS S30900)
  • 310S (UNS S31008)
  • 253 MA (UNS S30815)
  • Titanium
Metal expansion joint
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La selección del acero resistente al calor para una aplicación concreta se basa en el nivel de resistencia al calor requerido y en las propiedades mecánicas necesarias del acero. El uso de un acero más aleado y, por tanto, más resistente al calor, puede ser una desventaja en algunos casos debido a la fragilidad, además de tener un coste más elevado. El acero resistente al calor no debe exponerse a la llama y debe evitarse el contacto directo con el carbono para evitar la disminución de la resistencia al calor debido a la carburación.

Los Compensadores de Dilatación de alta temperatura se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, entre ellas:

  • Industria química y petroquímica
  • Plantas de generación de energía
  • Industria del automóvil
  • Industria aeroespacial
  • Industria cerámica
  • Industria del vidrio
  • Plantas de acero
  • Plantas de incineración
  • Calderas de vapor
  • Hornos industriales
  • Líneas de gas y combustible
  • Intercambiadores de calor
Metal expansion joint
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Control térmico. Reducir la temperatura de operación

Los fuelles suelen ser la parte más crítica de un Compensador de Dilatación y, siempre que la aplicación y el diseño lo permitan, se recomienda reducir al máximo su temperatura de funcionamiento.

Controlar el nivel de temperatura es esencial para proteger los fuelles y las demás partes del Compensador, así como para garantizar el rendimiento y la vida útil óptima.

En general, la reducción de la temperatura de operación de los fuelles aumenta su vida útil. Esto se puede conseguir de muchas maneras, siendo las siguientes las más utilizadas y eficaces:

Packed Bellows y Aislamiento interno

El aislamiento térmico interno se utiliza en los Compensadores de Dilatación en una amplia gama de aplicaciones, especialmente cuando se trata de condiciones térmicas extremas.
Generalmente se utiliza para:

  • Proteger los fuelles y las tuberías contra las temperaturas elevadas
  • Controlar los niveles de temperatura dentro de un rango determinado
  • Reducir la entrada de partículas en la cavidad del fuelle
  • Garantizar la estabilidad térmica del medio transportado para la seguridad del proceso
  • Proporcionar aislamiento térmico para mejorar la eficiencia energética
  • Reducir la pérdida de calor
  • Prevenir la corrosión mediante la reducción de la humedad y la condensación

Sistemas como los anillos de purga o los inyectores de aire han sido ampliamente utilizados en el pasado, pero la complejidad, el mantenimiento y la necesidad de instalaciones secundarias hicieron que este sistema quedara obsoleto.

La evolución y la aparición de nuevos materiales aislantes llevaron al desarrollo del diseño de fuelles empaquetados "packed bellows\”. Un método sencillo, fiable y con un mantenimiento prácticamente nulo que actualmente es el más extendido en el mercado.

Asimismo, este diseño permite un análisis térmico preciso de la transferencia de calor, pudiendo asegurar que la temperatura de los fuelles esté siempre dentro de los parámetros deseados.

El control térmico es lo que permite mantener las temperaturas de los fuelles dentro del rango deseado durante su vida útil.

Metal expansion joint

El aislamiento interno suele estar compuesto por manta cerámica, tela de sílice y malla metálica de acero inoxidable. Las diferentes densidades disponibles en el mercado de la manta cerámica permiten ajustar la transmisión de calor a cada proceso específico, mientras que la tela de sílice y la malla metálica cumplen una función de protección y permiten dar al conjunto la forma deseada.

El aislamiento interno y externo de la fibra cerámica está dimensionado para que la temperatura del fuelle esté controlada.

Revestimiento refractario

La finalidad del revestimiento refractario es proteger el acero de las altas temperaturas.

En determinadas aplicaciones, también es necesario reducir la temperatura de operación de las tuberías donde se sueldan los distintos sistemas de soporte. La mejor solución, y la más extendida, es el uso de revestimientos refractarios interiores. El espesor de este aislamiento es un parámetro crítico y determinará la temperatura superficial en las partes metálicas del Compensador de Dilatación. Además de las propiedades térmicas, la resistencia a la abrasión también puede ser interesante para determinados procesos industriales.

Los revestimientos refractarios aislantes o resistentes a la abrasión pueden instalarse mediante colada, gunitado (aplicación neumática), colocación manual o apisonado neumático. La instalación de refractarios resistentes a la abrasión implica varias actividades críticas como el sistema de anclaje (malla hexagonal o equivalente), el control de calidad de los materiales, la precalificación, la aplicación y los secados. Es muy importante que todas las actividades de instalación del refractario sean, durante todo el proceso, cuidadosamente controladas para asegurar un buen control de calidad a través de un buen método, selección de materiales, frecuencia de pruebas, sistemas de instalación y curva de secado.

Los Compensadores de Dilatación con revestimiento refractario se utilizan normalmente en unidades de FCC, acerías, hornos, turbinas de gas caliente, plantas de estireno, calderas de lecho fluidizado, etc. El revestimiento refractario reduce la temperatura de la pared del tubo y protege los fuelles de la abrasión causada por el flujo de partículas abrasivas.

Metal expansion joint
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Sistema de soporte flotante

La dilatación térmica debida a las altas temperaturas puede provocar grietas en las soldaduras de los herrajes y soportes externos. Este efecto es especialmente importante en el caso de materiales desiguales (con diferentes coeficientes de dilatación térmica) o con diferentes temperaturas de operación (normalmente los soportes externos actúan como disipadores).

En algunos casos, para evitar este fenómeno, es conveniente utilizar soportes flotantes, que no están soldados a la tubería. Se crea un espacio entre la tubería y el soporte, permitiendo su expansión independiente, de forma que no se generen tensiones en la soldadura evitando posibles grietas.

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Sensores de temperatura y dispositivos de monitorización

Existe una tendencia creciente hacia el control y la monitorización exhaustivos de los diferentes parámetros presentes en los procesos industriales, basados en sistemas de adquisición de datos digitales en tiempo real.

Los Compensadores de Dilatación en aplicaciones críticas (como las que tienen altas temperaturas de servicio) pueden equiparse con este tipo de sistemas y sensores. Mediante termopares, sensores de presión y de movimiento, se puede verificar y predecir el funcionamiento en condiciones de servicio para evitar posibles fallos.

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Análisis de transferencia de calor

El análisis térmico es una herramienta importante del diseño moderno. Muchos materiales y estructuras tienen características que dependen directamente de la temperatura y que afectan a su resistencia y rendimiento. Por estos motivos, se utiliza una herramienta de análisis térmico en las primeras fases de diseño de muchos Compensadores de Dilatación críticos para alta temperatura.

Los modernos modelos de análisis CFD y de transferencia de calor por ordenador suponen un notable avance a la hora de predecir el flujo de calor hacia la superficie y de seleccionar y dimensionar correctamente los materiales de aislamiento interno.

Asimismo, facilitan la detección de posibles "puntos calientes" que provocarían un fallo prematuro del compensador.

En MACOGA, nuestros ingenieros llevan a cabo análisis de transferencia de calor para predecir la distribución de la temperatura, la tasa de flujo de calor y el flujo de calor en un diseño.

En casos específicos y críticos, realizamos pruebas y ensayos térmicos con simulación termomecánica. Un análisis de transferencia de calor puede revelar, entre otras cosas, los campos de temperatura superior e inferior, cómo un material conduce o aísla el calor, cómo reacciona a la carga térmica o cómo el aumento de la carga de presión provoca cambios de temperatura.

La realización de estos análisis ayuda a diseñar un producto seguro, fiable, duradero y de alto rendimiento a las temperaturas y condiciones para las que se está creando.

Expansion Joints for the high-temperature Industry
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Una completa gama de Compensadores de Dilatación para altas temperaturas

El diseño de Compensadores de Dilatación supone un reto para los ingenieros cuando se trata de altas temperaturas. El entorno específico requiere diseños especiales (a medida) y materiales de alta calidad resistentes al calor. MACOGA es el especialista en este campo y ha desarrollado una amplia gama de Compensadores de Dilatación que se están utilizando con éxito en los procesos más exigentes.

Ofrecemos una gama completa de Compensadores de Dilatación para cualquier aplicación de alta temperatura y todas nuestras Juntas de Expansión combinan las últimas tecnologías con décadas de experiencia en el sector.

Expansion Joints for the high-temperature Industry
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Certifications & Type Approvals

Los Compensadores MACOGA están certificados por las principales autoridades de clasificación del mundo.

Las fases de diseño, compras y construcción se realizan de acuerdo con
los requisitos del sistema de gestión de Calidad, Salud, Seguridad y Medio Ambiente de MACOGA.

MACOGA tiene Compensadores de Dilatación certificados con:

Proporcionamos a nuestros clientes seguridad y fiabilidad a través de un sistema de gestión de calidad certificado.

Además, MACOGA cuenta con numerosas aprobaciones de la industria, que incluyen:

Certificados de Calidad

Miembro de EJMA

Servicio premium

Durante una emergencia (fallo de piezas, etc.), no puede permitirse esperar por una entrega estándar para obtener los compensadores.

Esta herramienta Premium es la solución más fiable y eficiente para aquellos clientes que necesitan los compensadores en un tiempo récord.

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Servicios On-Site

El personal "on-site" de MACOGA, formado por técnicos expertos, proporciona servicios basados en las necesidades de nuestros clientes y están orientados a la solucionar cualquier necesidad específica de cada planta. Tenemos una amplia experiencia en todo tipo de industrias, incluyendo generación de energía, nuclear, papel, acero, agua, aguas residuales, químicas petroquímicas y refinerías.

Nuestros equipos están formados por técnicos e ingenieros altamente cualificados especializados en compensadores de dilatación

Servicios On-Site

Servicio Premium para Emergencias

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