Aluminio: un extraordinario material para aplicaciones de ultra alto vacío. (UHV)
12/03/2016
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Algunos consejos sobre el sistema ISO KF

ISO KF Assembly
La familia de componentes de vacío ISO KF toma su nombre del alemán “Klein Flansch” (=bridas pequeñas) y comprenden accesorios hasta DN50 (2″) como:
  • Bridas.
  • Aros de centraje.
  • Elementos de tubuladura: ‘Full Nipple’ , ‘Half Nipple’, cruces, tes, codos,…
  • Tubos flexibles.
  • Adaptadores.
Sus dimensiones vienen recogidas por la Norma Internacional ISO 2861, y también por la norma alemana DIN 28403 y por PNEUROP 6606 lo que permite su intercambiabilidad entre elementos de distintos fabricantes.
La conexión entre dos bridas ISO KF consiste en dos bridas simétricas [2] y una junta tórica  [1] que se posiciona entre las dos bridas mediante un aro de centraje [3] que soporta la junta tórica y centra las dos bridas respecto sus ejes de simetría. Las bridas ISO KF tienen un bisel o chaflán a 15º que hace que cuando la abrazadera presiona verticalmente sobre la superficie del bisel, se produzcan a su vez por la inclinación del chaflán unas fuerzas horizontales perpendiculares a la superficie de la brida que aplastan la junta y permiten la estanqueidad del conjunto.

ISO KF Mounting SchemeISO KF Assembly

Las características principales de este tipo de bridas son que:
a) Las bridas no tienen elementos macho y hembra que deban encajar uno en el otro.

b) Tanto la brida como los elementos de estanqueidad: aros de centraje y juntas tóricas son simétricos. Lo que hace que los elementos se puedan montar en cualquier ángulo, es decir son totalmente rotables.

c) Sus dimensiones están normalizadas, por lo que se pueden acoplar componentes de fabricantes distintos.

d) El cierre entre dos bridas se realiza generalmente mediante una abrazadera con cierre de palomilla, lo que permite el montaje y desmontaje rápido sin usar herramientas.

Cuando se utilizan juntas elastoméricas como elemento de estanquidad, la presión máxima alcanzable es de 1e-8 mbar, aunque en la práctica estos valores están lejos de alcanzarse para si no se realiza un ‘bakeout’ a una temperatura de 150ºC , por lo que normalmente utilizamos estos sistemas para trabajar con presiones por encima de 1e-6 mbar.
Existen algunos sistemas de estanqueidad que son totalmente metálicos, como por ejemplo juntas de aluminio que sirven de anillo de centraje e incorporan unas superficies de sección triangular que al aplastarse por la presión de cierre se deforman contra la cara interna de la brida y sellan la unión
.Aluminium Metal Seal

 

Mediante sistemas de junta metálica pueden alcanzarse presiones de hasta 1e-9 mbar, sin embargo deben tomarse ciertas precauciones.
Cuando utilicemos juntas metálicas, debemos utilizar abrazaderas específicas para estas juntas. Se caracterizan por tener 2 o 3 tornillos en posiciones simétricas, que al ir apretandolos poco a poco de forma alterna, consiguen que la deformación de la junta metálica sea uniforme contra toda la superficie de la cara de cierre de la brida. Tenemos que tener en cuenta que las juntas metálicas son de un solo uso, una vez deformada su superficie hay que cambiarla por una nueva si se desmontan.
Hay usuarios que intentan reutilizarlas aumentando la presión sobre la abrazadera, pero por regla general la presión decae un orden de magnitud después de la reutilización y en ocasiones es imposible dicha reutilización por lo que lo más aconsejable es usar una nueva.

“Las juntas metálicas deben usarse con abrazaderas específicas para juntas metálicas y son de un solo uso”.

Los cierres habituales de palomilla, no realizan un apriete totalmente simétrico de las caras de la brida. Es decir, aprietan más del lado de la palomilla y menos del de las bisagras. Este hecho es irrelevante cuando trabajamos con juntas elastoméricas, porque la función de la presión ejercida es simplemente juntar las dos caras de la brida, – que estén en contacto- y será la propia presión atmosférica la que se encargará principalmente del verdadero apriete de las bridas contra la junta. De hecho no es aconsejable apretar en exceso las palomilla porque podríamos llegar a griparla o partir la rosca. Un buen consejo es lubricar la tuerca y el perno previamente con un poco grasa de vacío.
Sin embargo, el hecho de que las fuerzas no sean totalmente simétricas tienen una consecuencia fatal cuando trabajamos con juntas metálicas y es que la deformación no es uniforme y por tanto no conseguimos hacer una estanquidad efectiva, consiguiendo presiones de vacío incluso peores que con juntas elastoméricas. Por este motivo no deben usarse abrazaderas con palomilla para su uso con juntas metálicas.

KF Clamp for metal seal 3 partsKF Clamp for metal seal 2 parts

Cuando queremos instalar una brida ciega de vidrio a modo de mirilla en un puerto ISO KF, nos encontramos que a diferencia del caso de la instalación de juntas metálicas donde necesitábamos abrazaderas que apretaran con más fuerza y con mayor uniformidad que las abrazaderas normales de palomilla, en este caso necesitamos una abrazadera que no ejerza fuerza en exceso y se pueda romper la mirilla.
Para esta aplicación, utilizamos un tipo especial de abrazadera ISO KF con cierre de palomilla pero totalmente de material plástico. En ocasiones los usuarios se decantan por esta solución cuando no quieren que haya contacto eléctrico entre las dos bridas, es decir que la abrazadera esté aislada. Para ello se utilizan conjuntamente con aros de centraje de PTFE (Teflon®)
Plastic ISO KF Clamp | Abrazadera ISO KF Plastico

“Es aconsejable lubricar con la tuerca y el perno de las abrazaderas ISO KF y no apretarlas en exceso”.

Resumen:
Las principales ventajas del sistema ISO KF son:
  • Facilidad y rapidez en el montaje y desmontaje sin necesidad de herramientas
  • Posibilidad de trabajar hasta presiones de 1e-8 mbar bajo determinadas condiciones

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