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KonRing: juntas a medida para aplicaciones de H2

La eficiencia de las instalaciones que producen, transportan, almacenan y vuelven a convertir el H2 en energía eléctrica depende en gran medida de las pérdidas de material que se producen por fugas. Según los datos recopilados hasta la fecha, se produce aproximadamente un 20 % de fugas, es decir, pérdidas de H2 en el proceso desde su producción hasta su aprovechamiento, lo que pone de manifiesto la enorme importancia económica de los sistemas de sellado utilizados.

Los componentes presentes en el ciclo del hidrógeno, como bombas, grifería, válvulas, acumuladores de presión y acoplamientos, requieren sistemas de sellado eficaces y seguros con un alto potencial de vida útil que sean capaces de prevenir un posible riesgo de explosión en todas las condiciones de funcionamiento.

Esto se debe a que las mezclas de hidrógeno y aire son inflamables a partir de aproximadamente un 4 % y explosivas a partir de un 10 %. A lo largo de toda la cadena de procesos, los agregados, conductos, conexiones, depósitos y consumidores, como las pilas de combustible y sus agregados auxiliares, deben estar sellados de forma segura.

A continuación se analiza de forma macroscópica la interacción entre la topografía de la superficie del espacio de instalación, el diseño de la junta y el material utilizado. La calidad de la superficie de los espacios de instalación es, junto con la permeabilidad específica de los elastómeros utilizados, la principal responsable de las pérdidas de gas H2.

Sin embargo, los valores habituales de rugosidad, Ra, Rz, Rt, etc., no son suficientes por sí solos para describir los espacios de instalación adecuados en función de las necesidades.

Esto se puede ver claramente en el ejemplo de una superficie con una rugosidad dada de Ra 2,4 µm:

Pos. 1 Diseño inadecuado

Fig. 2: Diseño deseado

En el punto de contacto entre la junta y el espacio de montaje se produce la siguiente constelación:

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Fig. 3: Fuga en la superficie límite

Ahora bien, para un sellado eficaz de las superficies límite es importante presionar la junta lo más profundamente posible en la superficie del espacio de montaje para mantener las vías de fuga lo más pequeñas posible. Las fuerzas necesarias resultan de la compresión dada de la junta en el espacio de instalación. Aquí influyen la dureza del material de la junta, la deformación necesaria de la junta y las fuerzas de montaje permitidas. Por lo tanto, la superficie de sellado debe diseñarse, en la medida de lo posible, como un borde de sellado pronunciado.

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Fig. 4: Comparación de la superficie de sellado con el anillo cónico y la junta tórica

Debido a los requisitos extremos ya mencionados en la introducción, la selección de materiales adecuados es muy limitada y los requisitos fundamentales son los siguientes:

Alta robustez mecánica (resistencia a la extrusión, resistencia a la abrasión)
Buena flexibilidad a bajas temperaturas
Alta elasticidad
Baja tasa de permeabilidad específica
Larga vida útil sin mantenimiento

Además, el diseño de la junta y el anillo de soporte es de vital importancia para el funcionamiento de los requisitos de estanqueidad existentes. Esto se aplica principalmente a las juntas de bridas y acoplamientos. Sin embargo, la combinación también es indispensable para todas las aplicaciones dinámicas, ya sea como junta de eje o como junta de vástago o pistón.

Juntas para válvula H2 de alta presión

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