PERMEACIÓN EN SISTEMAS DE TUBERÍAS RECUBIERTAS DE PTFE Y PFA

Buscamos establecer los principales puntos a considerar al seleccionar sistemas de tuberías recubiertas de fluoropolímeros, debido al fenómeno conocido como permeación.

Las tuberías recubiertas de PTFE (Politetrafluoroetileno) y PFA (Perfluoroalcoxi), son una solución ideal para procesos que manejan fluidos altamente corrosivos. Contienen propiedades únicas como:

  • La inercia
  • Baja conductividad térmica y eléctrica,
  • Resistencia a altas temperaturas de servicio
  • Resistencia mecánica que le confiere al sistema la carcasa metálica.

Desde tiempos remotos, se encontró que las propiedades únicas del PTFE y PFA eran atribuibles directamente a la fuerza del enlace químico de la cadena Carbono-Flúor, este mismo enlace químico introdujo una complejidad en el procesamiento, ya que el material es tan viscoso a temperaturas de fusión, que los métodos de fabricación estándar para plásticos, como la extrusión o el moldeo por inyección, simplemente no son factibles, y, por el contrario, se requieren técnicas de fabricación específicas que se realizan en equipos de procesamiento especializado.

La modificación de la estructura básica de Carbono-Flúor, principalmente en forma de cadenas laterales, introdujo nuevas propiedades que mejoraron la capacidad de procesamiento y, que, en la mayoría de los casos, modificaron costos y rendimientos, estas mejoras ocasionaron que aumentara el nivel de competencia entre los proveedores de fluoropolímeros, dando lugar a la búsqueda de mejoras técnicas, entre ellas, destaca de manera especial, el estudio del fenómeno de la permeación.

Consecuencias de la permeación


Se sabe que la permeación a través de fluoropolímeros puede causar problemas con los sistemas de tuberías recubiertas,

En particular, el fenómeno de la permeación en tuberías recubiertas de fluoropolímero, es un proceso físico simple de 3 etapas, que involucra la absorción de un fluido en la pared del
recipiente, la difusión a través de esa pared y el escape, o la evaporación en el exterior de la pared del recipiente, siendo el recipiente la propia carcasa metálica, aunque existen espacios interfaciales.

¿Como puede ocurrir la permeación ?

El resultado de la estructura única que tienen el PTFE y PFA, existen 3 formas distintas en las que puede ocurrir la permeación:

  1. Las moléculas físicamente muy pequeñas (como el Helio por ejemplo), pueden penetrar a través de PTFE y PFA, esto es debido a los vacíos intermoleculares que existen en la estructura de dichos fluoropolímeros. Cabe señalar que, esta forma de permeación no daña la estructura del polímero, ni altera sus propiedades, como la resistencia a la corrosión y anti-adherencia.
  2. Los átomos que son similares, desde el punto de vista químico (como el Flúor por ejemplo), pueden penetrar a través de la estructura del PTFE y PFA, sustituyendo átomos en las cadenas del polímero. Esta transferencia de átomos intermoleculares es normal, y, por lo tanto, no daña la estructura general del polímero.
  3. En un sentido estricto, no se trata de “permeación” como tal, aunque el resultado final es el mismo, es decir, hay movimiento de material a través del espesor de la capa del fluoropolímero, que es resultado de defectos en su proceso de fabricación.

El daño debido a la permeación puede darse de distintas formas, entre las que destacan:

  1. Daños a la cubierta exterior. Es decir, daño a la carcasa metálica, reduciendo significativamente la resistencia mecánica y creando condiciones potencialmente peligrosas.
  2. Emisiones o escape involuntario de medios que son potencialmente peligrosos.
  3. Deformación del recubrimiento. Debido a la acumulación de subproductos de corrosión en la interfaz de la carcasa metálica. Siendo este el caso más extremo, ya que reduce la resistencia al vacío del recubrimiento, afectando gravemente el flujo del fluido en el sistema de tuberías.

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Factores clave que afectan la permeación

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