Los sistemas de agua de alta pureza dependen de materiales cuidadosamente seleccionados para mantener la calidad del agua y garantizar un funcionamiento fiable. Aunque se presta mucha atención a las tuberías, válvulas y filtros, también hay que tener en cuenta los tornillos, tuercas, arandelas y componentes roscados que se utilizan en todo el equipo.
Los elementos de fijación de polímeros de alto rendimiento pueden ofrecer resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico y compatibilidad con entornos operativos exigentes. Materiales como el PEEK, el PVDF, el PTFE y el PFA aportan diferentes ventajas, lo que hace que la selección del material sea una parte importante del diseño de equipos para agua desionizada, agua ultrapura y otras aplicaciones en las que la pureza es un factor crítico.
Elegir el elemento de fijación adecuado implica algo más que seleccionar un plástico resistente a los productos químicos. Los ingenieros también deben tener en cuenta la carga mecánica, las condiciones de limpieza, la pureza del material y si el componente entra en contacto directo con el agua.
Por qué son importantes los materiales de los elementos de fijación en los sistemas de agua de alta pureza
Los equipos de agua de alta pureza se utilizan en la fabricación de semiconductores, la producción farmacéutica, los laboratorios y otros procesos en los que es imprescindible controlar estrictamente la contaminación.
Los elementos de fijación pueden servir para sujetar equipos de filtración, sostener instrumentos, colocar componentes internos o mantener unidas las carcasas protectoras. Su idoneidad depende en gran medida de su ubicación.
Un elemento de fijación situado dentro del flujo de agua debe cumplir requisitos distintos a los de uno que fija la cubierta de un equipo externo. Los elementos de fijación en contacto con el agua, que entran en contacto con el agua de proceso, requieren una atención especial en cuanto a sustancias extraíbles, liberación de partículas, acabado superficial y facilidad de limpieza. Los elementos de fijación externos pueden necesitar principalmente resistencia a la humedad, a los productos químicos de limpieza y a las tensiones mecánicas.
Los elementos de fijación de polímero pueden ayudar a reducir el uso de metal expuesto en determinados lugares. Sin embargo, el mero hecho de que un polímero tenga un nombre concreto no garantiza que un componente acabado sea adecuado para aplicaciones que requieran una alta pureza.
Elementos de fijación de PEEK: resistencia mecánica y resistencia al agua caliente
El PEEK, o polieteretercetona, es una opción muy recomendable cuando se necesita un elemento de fijación que combine prestaciones mecánicas con resistencia al agua caliente y a la exposición térmica repetida.
Victrex destaca, entre las propiedades del PEEK, su baja absorción de humedad, su resistencia a la hidrólisis y su excelente comportamiento frente a la fluencia a largo plazo. Estas características lo convierten en un material adecuado para su consideración en la fabricación de componentes para sistemas de agua sometidos a condiciones exigentes.
Los tornillos, tuercas, arandelas y varillas roscadas de PEEK pueden ser una opción para los conjuntos de equipos que se ven sometidos a temperaturas elevadas o que requieren una mayor rigidez de la que pueden ofrecer los fluoropolímeros más blandos.
Entre los posibles beneficios se incluyen:
Buena resistencia y estabilidad dimensional.
Resistencia a la degradación provocada por el agua y el vapor.
Aislamiento eléctrico en calidades adecuadas sin relleno.
Idoneidad para componentes roscados mecanizados con precisión.
La unión terminada sigue requiriendo una evaluación técnica. La carga admisible de un elemento de fijación de PEEK depende de su grado, la geometría de la rosca, la temperatura de funcionamiento y la duración bajo tensión. La resistencia al vapor, por sí sola, no garantiza que un conjunto completo sea apto para un ciclo de desinfección concreto.
Elementos de fijación de PVDF: un material a tener en cuenta para equipos en los que la pureza es fundamental
El PVDF, o fluoruro de polivinilideno, es un fluoropolímero utilizado en la manipulación de fluidos de alta pureza. Syensqo considera que el PVDF de alta pureza es un material importante para la gestión del agua y los fluidos en la fabricación de semiconductores.
Los elementos de fijación de PVDF pueden ser una opción a tener en cuenta cuando la resistencia química y la pureza del material son requisitos fundamentales. Dependiendo de la aplicación, esto puede incluir componentes relacionados con equipos de tratamiento de agua, instrumentación y conjuntos para la manipulación de productos químicos.
El PVDF ofrece una combinación útil de propiedades mecánicas y resistencia química, pero es necesario comprobar su compatibilidad con los productos de limpieza concretos, las concentraciones y las temperaturas que se utilicen. Un material adecuado para el agua en sí misma puede no serlo para todos los productos químicos que se empleen durante el mantenimiento.
Para aplicaciones en contacto con líquidos, especifique el tipo exacto de resina y solicite la información pertinente sobre la pureza o los compuestos extraíbles del componente acabado, siempre que esté disponible.
Sujetadores y arandelas de PTFE: resistencia química con limitaciones mecánicas
El PTFE, o politetrafluoroetileno, es ampliamente reconocido por su resistencia química y sus propiedades de baja fricción. Entre sus aplicaciones se incluyen juntas, sellos y componentes para la manipulación de fluidos de alta pureza.
El PTFE puede ser una opción a tener en cuenta para arandelas expuestas a sustancias químicas, componentes aislantes y determinadas aplicaciones de fijación. Sin embargo, la compatibilidad química es solo uno de los factores que hay que tener en cuenta a la hora de tomar una decisión.
La fluencia y la retención de la carga de sujeción requieren una atención especial. El PTFE puede deformarse con el tiempo bajo una carga sostenida, por lo que su uso en una unión roscada o debajo de un elemento de fijación sometido a carga debe evaluarse cuidadosamente. La deformación de la arandela puede afectar a toda la unión, incluso cuando el tornillo en sí permanece en buen estado.
En el caso de un montaje que requiera una fuerza de sujeción constante, evalúe el comportamiento mecánico junto con la resistencia química antes de optar por el PTFE.
PFA: Opciones de fluoropolímeros de alta pureza
El PFA, o polímero perfluoroalcoxi, es otro material que se utiliza en aplicaciones exigentes de manejo de fluidos. Existen grados específicos de PFA de alta pureza: Chemours describe sus familias de productos Teflon™ PFA HP como capaces de ofrecer resistencia química, alta pureza y protección frente a la contaminación iónica.
Por lo tanto, podría merecer la pena evaluar el uso del PFA en componentes especializados que entren en contacto con el fluido, en los que el control de la contaminación sea una prioridad.
Sin embargo, el hecho de elegir una resina de alta pureza no garantiza automáticamente que el elemento de fijación acabado sea apto para su uso. El procesamiento, el mecanizado, la limpieza, la manipulación y el embalaje deben ajustarse al uso previsto. Asimismo, debe determinarse la idoneidad mecánica del componente en función de la carga real y las condiciones de funcionamiento a las que se verá sometido.
El elemento de fijación de polímero adecuado debe cumplir tanto los requisitos de calidad del agua como garantizar un rendimiento mecánico fiable. Al evaluar el PEEK, el PVDF, el PTFE y el PFA en función del entorno operativo completo, los ingenieros pueden tomar una decisión más fundamentada a la hora de elegir el material.
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