Cauchos : Comportamiento frente a fluidos
Una limitación frecuente de los artículos de caucho (por ejemplo, sellos, juntas, mangueras, membranas, y mangueras) es la variación de dimensiones (hinchamiento o contracción) y de características mecánicas que experimentan después de un contacto prolongado con diversos fluidos (aceites, combustibles, gases, disolventes y otros líquidos), contacto que puede ser requerido por las condiciones de servicio.
La exposición puede ser en continuo o intermitente y puede ocurrir en amplios rangos de temperatura afectando el rendimiento de la goma provocando problemas de fugas.
A continuación detallamos diferentes tipos de fluidos y sus comportamientos en contacto con los cauchos.
De acuerdo con su origen de procedencia los aceites se clasifican en 3 grupos :
Vegetales, Minerales y Sintéticos.
ACEITES
Aceites Vegetales
Normalmente los aceites vegetales no causan un alto hinchamiento en elastómeros polares o resistentes a aceites.
Los cauchos NBR son los preferidos para estar en contacto con aceites vegetales.
No hay razón para usar cauchos anti-aceites resistentes a altas temperaturas (como el Viton®, HNBR, ACM, Vamac®), simplemente porque la temperatura del aceite no debe superar los 80°C.
Los cauchos de silicona (VMQ), también se utilizan y no solo por su rango amplio de temperaturas (-60/+200°C) sino debido a su inercia química, requisito importante en la industria alimentaria.
De los elastómeros hidrocarbonados, los EPM/EPDM y los butílicos IIR (Butyl), muestran la mayor resistencia a los aceites vegetales. Aunque el hinchamiento es bastante alto (normalmente 30-40%), conservan suficientemente bien sus propiedades físicas. El hecho de que no deben ser rechazados como no utilizables con aceites vegetales.
Los cauchos NR, IR y SBR no son recomendados para usar con aceites vegetales debido al alto hinchamiento y degradación de las propiedades físicas que sufren con el fluido.
Un bajo hinchamiento no siempre significa una buena resistencia al fluido. En realidad, puede enmascarar un deterioro importante de las propiedades físicas del caucho, debido al ataque químico, por ejemplo, por condensación de agua, aditivos ácidos o alcalinos, o productos de descomposición del aceite.
Por lo tanto, es esencial, antes de decidir utilizar elastómeros, llevar a cabo pruebas de inmersión de medición no sólo del cambio de volumen en la dureza, resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura.
Los aceites vegetales son hidrolizados por el agua (y esto puede ocasionar agua condensada) para dar glicerol y una mezcla de ácidos grasos. El glicerol es higroscópico (que absorbe el agua de la atmósfera húmeda, y la hidrólisis del aceite y el deterioro del caucho continuará). Si esto ocurre no es recomendable el uso de cauchos de poliuretano (AU/EU) ya que se degradan.
ACEITES
Aceites Minerales
Casi todos los fluidos de base de aceite mineral, en particular aceites de motor y engranajes, contienen un gran número de aditivos químicamente activos que pueden causar el deterioro de muchos elastómeros, especialmente a altas temperaturas.
Todos los cauchos hidrocarbonados no polares (ej. NR, IR, SBR, IIR, EPM/EPDM) son altamente hinchados por los aceites minerales. Por el contrario, los elastómeros polares (ej. NBR, HNBR, CR, CSM, CO/ECO, AEM, ACM, FPM, VMQ, FMQ, AU/EU) son considerablemente más resistentes a una amplia variedad de aceites minerales a diferentes rangos de temperatura. Además del efecto de la temperatura, el comportamiento de hinchamiento de estos elastómeros es influenciado por tres factores principales:
- La cantidad de hidrocarburos aromáticos en el aceite.
- La cantidad de ingredientes extraíbles en el compuesto del caucho.
- La naturaleza química y concentración de los aditivos.
Como se mencionó anteriormente, el efecto del hinchamiento de los cauchos en un aceite vuelve más pronunciado con el aumento de contenido de aromáticos.
Los elastómeros que son muy sensibles a los hidrocarburos aromáticos son CR, CSM, AEM y VMQ, así como los NBR, HNBR y ACM en grados de baja temperatura.
Menos sensibles son los NBR con alto contenido en acrilonitrilo (ACN), los CO/ECO y los cauchos de poliuretano AU/EU.
Los cauchos fluorados FKM y FMQ apenas se ven afectadas por el aumento del contenido aromático.
Los cauchos de cloropreno CR (Neoprene®) no se utilizan ampliamente con aceites minerales debido a que su resistencia es limitada con aceites parafínicos. Muestran un hinchamiento considerable y ablandamiento con los aceites a base de nafteno.
La resistencia de los cauchos de polietileno clorosulfonado CSM (Hypalon®) a los aceites minerales aumenta con el aumento del contenido de cloro, pero al mismo tiempo, disminuye la flexibilidad a bajas temperaturas. Los compuestos de uso general pueden ser usados solamente con aceites parafínicos. Como en el caso de los cloroprenos CR, los cauchos CSM muestran hinchamiento considerable y ablandamiento con aceites a base de nafteno.
Los cauchos AEM (Vamac®) por lo general ofrecen bastante buena resistencia a los aceites parafínicos. Sin embargo, con aceites nafténicos, el aumento de volumen es considerablemente mayor. Ofrecen muy buena flexibilidad a bajas temperaturas.
Los cauchos fluorados FKM (Viton®) tienen una excepcional resistencia a una amplia gama de aceites minerales, incluyendo aquellos con alto contenido aromático.
También son resistentes a un gran número de aditivos de los aceites, excepto ciertas aminas, tales como las que se encuentran en aceites de motor y engranajes.
Estas aminas pueden causar graves problemas de endurecimiento y pérdida de alargamiento de los cauchos FKM, sin embargo, los grados altamente fluorados (que contiene aproximadamente 70% de contenido de flúor) exhiben una mejor resistencia a aditivos a base de aminas.
Los cauchos FFKM (Kalrez®) muestran la más alta resistencia.
Aunque los cauchos de silicona VMQ conservan su flexibilidad hasta -60°C y pueden soportar temperaturas continuas por encima de 200°C en aire seco, su resistencia a los fluidos con base de aceite mineral es sólo moderada. No parecen ser sensibles a la mayoría de los aditivos de los aceites, pero están muy influenciados por la viscosidad del aceite base, considerablemente más que todos los otros elastómeros polares. El hinchamiento se vuelve más pronunciado a medida que la viscosidad del aceite disminuye.
Por consiguiente, los cauchos de silicona se pueden utilizar con confianza en contacto con aceites de alta viscosidad.
Los cauchos de silicona fluorada FMQ y FVMQ, los cuáles son mucho más caros que los VMQ, tienen una excelente resistencia a los fluidos con base de aceite mineral, pero con un intervalo de temperatura más restringido que el de los cauchos de silicona VMQ convencionales (sobre -60 / +175°C).
Tanto los cauchos CO/ECO (Epicloridrinas), tiene muy buena resistencia a aceites minerales comparable a los nitrilos de alto contenido en ACN. Los homopolímeros CO pueden usarse desde -20 hasta +130°C, y los copolímeros ECO desde -40/+120°C.
Los cauchos de poliuretano AU/EU por lo general, presentan de baja a moderada resistencia al cambio de volumen en aceites minerales. Sin embargo como ya hemos remarcado anteriormente con los aceites vegetales, su uso con estos aceites se restringe a causa de su susceptibilidad a la hidrólisis.
ACEITES
Hidrocarburos Sintéticos
Los principales tipos de fluido de hidrocarburos sintéticos (SHFs) son las polialfaolefinas (PAOs) y los compuestos aromáticos alquilenos.
A diferencia de los aceites minerales, los cuales son mezclas complejas de hidrocarburos parafínicos, nafténicos y aromáticos, los SHFs son producidos por el hombre, siendo controlada su estructura molecular.
Como era de esperar, todos los cauchos a base de hidrocarburos no polares (ej. NR, IR, SBR, IIR, EPM/EPDM) son altamente hinchados por los aceites sintéticos, y por el contrario, los elastómeros polares (ej. NBR, HNBR, CR, CSM, CO/ECO, AEM, ACM, FPM, VMQ, FMQ, AU/EU) son considerablemente más resistentes a una amplia variedad de fluidos hidrocarbonados.
► Polialfaolefinas (PAOs)
Las polialfaolefinas PAOs, causan una débil hinchazón a los cauchos polares, similar a los aceites parafínicos. Las PAOs combinan las buenas propiedades de baja temperatura de los aceites nafténicos con el bajo efecto de hinchamiento de los aceites parafínicos. En consecuencia, los tipos de elastómeros diseñado para aplicaciones de baja temperatura (ej. NBR con bajo contenido en ACN18%, Cloroprenos CR y cauchos AEM), pueden funcionar con las PAOs sin problemas de hinchamiento.
► Polialquileno Glicol (PAGs)
Los Polialquileno Glicol PAGs, son poliéteres lineales con dos o más grupos hidroxilo terminales.
Generalmente hablando, cauchos de NBR y HNBR adecuadamente formulados, pueden ser utilizado con una amplia gama de fluidos con base de PAGs. Su volumen de hinchamiento estará determinado por su contenido en ACN.
Los NBR de alto contenido en ACN tienen un bajo hinchamiento pero pobres propiedades a bajas temperaturas. Y a la inversa, los NBR de bajo contenido en ACN, muestran buenas propiedades de flexibilidad a bajas temperaturas pero un alto hinchamiento.
Cauchos de cloropreno CR correctamente formulados presentan una resistencia bastante buena a los PAGs, y al mimso tiempo buenas propiedades a bajas temperaturas. Sin embargo, no se utilizan ampliamente con los PAGs debido a que su resistencia a los aceites minerales es moderada, por consiguiente problemas de hinchamiento pueden surgir si los PAGs están contaminados con aceite mineral.
Los Cauchos EPDM presentan una excelente resistencia a casi todos los tipos de PAGs hasta 130°C. Hay que señalar, sin embargo, que no son resistentes a los aceites minerales.
Los cauchos fluorados FKM (Viton®) no son recomendados para su uso con PAGs, debido a ciertos paquetes de aditivos (los cuales contienen fuertes bases orgánicas), que tienen un efecto perjudicial sobre las propiedades físicas de los compuestos FKM.
El uso de cauchos de poliuretano AU/EU con PAGs, no se recomienda debido a su gran tendencia a hidrolizar en presencia de fuertes aditivos alcalinos.
► Esteres Organicos Sintéticos
Los ésteres orgánicos sintéticos se subdividen en diésteres y tipos de poliol éster.
Ambos diésteres y ésteres de poliol tienden a causar más hinchamiento en cauchos NBR y HNBR que los aceites minerales de la misma viscosidad. Por lo general, los NBR, HNBR y FKM adecuadamente formulados se utilizan con estos fluidos.
► Esteres de Fosfato
Los ésteres de fosfato se subdividen en 3 grupos:
fosfatos de trialquilo, fosfatos de triarilo y fosfatos de alquil-arilo.
Se utilizan como lubricantes y fluidos de trabajo principalmente debido a su buena resistencia al fuego. Su efecto de hinchamiento en elastómeros depende de la viscosidad del fluido y la naturaleza química de la parte orgánica de la molécula. Por lo general, adecuadamente formulados los cauchos FKM muestran una buena resistencia a los ésteres de fosfato, excepto los tipos de trialquilo y alquil arilo.
Los cauchos de silicona VMQ son también resistentes a muchos ésteres de fosfato, pero su uso está limitado debido a sus pobres propiedades mecánicas.
Los cauchos de EPDM y IIR (Butyl) pueden ser usados con ésteres de fosfato, incluyendo los tipos de trialquilo y alquil-arilo, siempre que no contengan aceites minerales ya que les puede causar hinchamiento.
► Fluidos de Silicona
Los fluidos que contienen silicona se subdividen en 2 categorías :
Aceites de silicona y Esteres de silicato.
- Aceites de silicona
Los aceites de silicona tienen un amplia rango de temperaturas de aplicación y una excelente estabilidad térmica y a la oxidación.
Como era de esperar, los elastómeros de silicona VMQ tienden a hincharse y ablandarse excesivamente con aceites de silicona, especialmente a altas temperaturas.
Todos los otros tipos tales como elastómeros NR, SBR, EPDM, NBR, HNBR, y FKM funcionan adecuadamente siempre y cuando estén libres de plastificantes.
- Esteres de silicato
Los ésteres de silicato tienen buenas propiedades a bajas temperaturas pero muy pobre estabilidad hidrolítica. Se descomponen para formar geles (Si O2) simplemente cuando entran en contacto con una atmosfera húmeda. Esta propiedad limita su utilización en sistemas cerrados.
La acción de los ésteres de silicato en elastómeros depende principalmente del tamaño molecular y la naturaleza química de los grupos orgánicos. Por lo tanto, la mejor forma de averiguar el compuesto de caucho más adecuado para un éster de silicato es llevar a cabo pruebas de inmersión.
En general y formulados adecuadamente, los cauchos de NBR, CR, FKM y FMQ pueden ser utilizados con ésteres de silicato. Los EPDM y VMQ por lo general presentan pobre resistencia estos fluidos.
► Fluidos de Flúor
Destacamos 2 tipos : éteres de perfluoroalquilo y policlorotrifluoroetileno
- Los Eteres de Perfluoroalquilo
Los cauchos de EPDM probablemente trabajarán adecuadamente en éteres de perfluoroalquilo hasta 100°C y los cauchos fluorados FKM hasta 200°C.
- Policlorotrifluoroetileno
Diferentes tests de inmersión indican que todos los tipos conocidos de elastómeros no trabajan adecuadamente en estos fluidos. La mayoría de ellos muestran un alto hinchamiento y pérdida de tracción. Los NBR y HNBR muestran un bajo aumento de volumen o incluso disminuyen de tamaño, pero se vuelven duros y quebradizos.
► Eteres de Polifenilo
Los éteres de polifenilo son los fluidos más resistentes a la radiación, combinados con una inusualmente alta estabilidad térmica y a la oxidación.
Los cauchos de EPDM pueden ser usados con éteres de perfluoroalquilo hasta 100°C y los cauchos fluorados FKM hasta 200°C. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la resistencia a la radiación de compuestos FKM no es excepcional.
FUELS Y COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS
► Gasolinas y Gasohols
Los componentes elastoméricos para los sistemas de combustible para automóviles deben resistir los efectos físicos y químicos de las gasolinas y gasohols (gasolina+alcohol) en el intervalo de temperatura previsto.
Los elastómeros que cumplen con una amplia gama de demandas de combustible incluyen compuestos adecuadamente formulados sobre la base de los cauchos NBR, CO/ECO, FKM, y FMQ.
El uso de cauchos HNBR está restringido debido a que se hinchan notablemente más que los compuestos de NBR del mismo contenido de ACN.
Otros tipos de elastómeros, tales como CR y EPDM, se hinchan en gran medida con las gasolinas y gasohols y por lo tanto no puede utilizarse en los sistemas de combustible.
Las gasolinas más críticas son los tipos sin plomo que obtienen alto número de octanano de compuestos aromáticos y oxigenados. Ambos son la causa del hinchamiento muy marcado en los elastómeros.
Por lo general, las mezclas de metanol causan más hinchamiento en los elastómeros que las mezclas de etanol con las mismas concentraciones de alcohol.
La resistencia de los cauchos NBR al hinchamiento por gasolinas y gasohols depende principalmente del nivel de acrilonitrilo (ACN) de la goma base.
Especialmente formulados, los compuestos de nitrilo de alto contenido (cuyo equilibrio de hinchamiento de volumen es inferior al 30%) parecen ser los más adecuados para aplicaciones de sellado estático.
La resistencia de los compuestos de CO/ECO en gasolinas sin alcohol es comparable a la de los NBR de alto contenido. Con las mezclas de gasolinas y alcohol ambos cauchos, NBR y CO/ECO muestran un considerable y mayor hinchamiento que con las gasolinas libres de alcohol.
La resistencia de los compuestos de caucho fluorado FKM en gasolinas y gasohols, dependerá principalmente en su nivel combinado de flúor, que varía entre aprox. 65 y 70%
Los tipos altamente fluorados (alrededor del 70% de flúor) ofrecen la mejor resistencia al hinchamiento por gasolinas y gasohols. Además, tienen la más baja permeabilidad a los combustibles de automoción. Por lo tanto, son los candidatos principales para componentes de caucho en sistemas de combustible modernos.
Sin embargo, la elección del material se vuelve más difícil si se requiere un bajo hinchamiento y una buena flexibilidad a baja temperatura. Hay varios tipos de elastómeros disponibles que cumplen con estas demandas, pero son muy caros. Estos incluyen los grados a baja temperatura de FKM-LT (con éter perfluorometilvinilo en lugar de hexafluoropropileno), y los cauchos de silicona fluorada FMQ con alta resistencia a la tracción.
No se recomienda el uso de los cauchos de poliuretano AU/EU en contacto con gasohols debido a su susceptibilidad a la hidrólisis y alcoholisis (reacción química similar a la hidrólisis).
REFRIGERANTES
Un refrigerante se define como el medio de transferencia de calor en un sistema de refrigeración que absorbe el calor en la evaporación a baja temperatura y baja presión, y cede calor en condensación a una temperatura y presión más altas.
Los refrigerantes orgánicos más comunes son halohidrocarburos, es decir, hidrocarburos halogenados que contienen uno o más halógenos (flúor, cloro, bromo y yodo).
Se identifican con denominaciones de números de acuerdo con ISO 817 en lugar de utilizar sus nombres químicos, fórmulas o nombres comerciales. (ej. R22, R113, R218, R134a, etc.)
Freon® y Suva® son marcas de refrigerantes de DuPont. Tipos: Freon® 11 (Triclorofluorometano), Freon® 12 (Diclorodifluorometano), Freon® 22 (Difluoroclorometano), Freon® 23 (Trifluoroometano), Freon® 218 (Octafluoropropano), Suva® 134a (Tetrafluoroetano).
► CFC
Los CFC son gases refrigerantes cuyas moléculas contienen átomos de cloro, flúor y carbono.
Entre los CFC más utilizados podemos citar al R11, R12, R502, R500, R13B1, R13, R113.
Los CFC son los que tienen mayor capacidad de destrucción de la capa de ozono.
El desarrollo de la refrigeración, se debe principalmente a los gases fluorados conocidos como clorofluorcarbonos. Los CFC, desarrollados hace más de 60 años, reemplazaron al amoniaco y a otros hidrocarburos gracias a sus propiedades tales como la baja toxicidad, inflamabilidad, su no corrosividad y su excelente compatibilidad con otros materiales. Además, los CFC ofrecían y ofrecen propiedades termodinámicas y físicas que los hacen ideales para muchos usos, como agentes espumantes en la manufactura de aislantes, empaques, agentes limpiadores de metales y componentes electrónicos, por nombrar algunas aplicaciones.
► HCFC
HCFC son gases refrigerantes cuyas moléculas contienen átomos de hidrógeno, cloro, flúor y carbono.
Debido a su bajo contenido en cloro y la presencia de átomos de hidrógeno, los HCFC poseen un potencial reducido de destrucción del ozono (O.D.P.).
En este grupo se encuentra el R-22 y una serie de mezclas ternarias (incluidas en la ficha de cada gas) que con la base del R-22, servirán para la fabricación de alternativos de los CFC, a la par que manteniendo los equipos existentes.
Los HCFC más utilizados son el R22, R141b, DI36, DI44, R403B, R408A, R401A, R401B, R402A, R402B y el R409A.
► HFC
Los HFC constituyen los gases refrigerantes definitivos, sin cloro y con átomos de hidrógeno, sin potencial destructor del ozono (ODP) y muy bajo efecto invernadero (GWP).
Los HFC más utilizados y considerados como gases definitivos son el R134a, R413A, R404A, R507, R407C, R417A y el R410. Estos gases son ya los futuros refrigerantes en aire acondicionado y refrigeración.
Muchos de los refrigerantes halohidrocarbonados tienen un efecto de alto hinchamiento con los elastómeros. El grado de hinchamiento lineal es una valiosa guía para determinar si un elastómero es adecuado para su uso en contacto con un halohidrocarburo en particular.
Los refrigerantes halohidrocarbonados que contienen más átomos de flúor en sus moléculas, tienen menor efecto de hinchamiento en los elastómeros que los que contienen una mayor proporción de átomos de cloro.
Los tipos de elastómeros que pueden ser considerados para uso en sistemas de refigeración son los cloroprenos CR, CSM, NBR, HNBR, EPDM y FKM.
Los elastómeros que pueden ser considerados aptos para usar en sistemas de refrigeración con R134a son los cloroprenos CR y los NBR siempre y cuando la temperatura no exceda los 100°C.
Para temperaturas más altas los cauchos CSM, FKM y HNBR son los recomendados. Los EPDM curados con peróxidos también son recomendados mientras no haya presencia de aceites minerales.
DISOLVENTES ORGÁNICOS
Los disolventes orgánicos son normalmente líquidos de bajo peso molecular. Los solventes más comunes incluyen:
► Hidrocarburos Alifáticos (pentano, hexano, éter de petróleo)
Los tipos de elastómeros que pueden ser considerados para uso con hidrocarburos alifáticos son los NBR, HNBR, CO/ECO, ACM, FKM, FMQ, CR, CSM, AU/EU
► Hidrocarburos Aromáticos (Benceno, tolueno, xileno)
Solamente los cauchos fluorados FKM y FMQ son recomendados para usar con los disolventes aromáticos.
► Hidrocarburos Clorados (cloroformo, tricloroetileno, tetracloruro de carbono)
Solamente se recomiendan los compuestos FKM para usar con los disolventes clorados.
► Alcoholes (metanol, etanol, propanol, butanol)
Destacamos los cauchos EPDM, IIR, SBR, NR, CR y CSM como los más recomendados para usar con alcoholes.
► Eteres (éter dietílico, dibutil éter, dioxano)
Para usar con éters destacamos los FFKM, los cauchos EPDM en algunos casos, los cauchos de poliuretano AU y los fluorados FKM.
► Cetonas (acetona, metiletilcetona)
Elastomeros polares como los NBR, HNBR, CO/ECO y FKM se hinchan excesivamente en disolventes polares como las cetonas, debido a la similitud en la estructura química. A la inversa los cauchos hidrocarbonados no polares como los EPDM y IIR muestran claramente una mejor resistencia al hinchamiento dada su disimilitud en la composición química.
► Esteres (acetato de etilo, acetato de butilo)
Los elastómeros fluorados FKM se hinchan enormemente con los acetatos de etilo de bajo peso molecular, pero muestran excelente resistencia al hinchamiento en aceites de ésteres, y a la inversa los cauchos de EPDM y IIR muestran gran resistencia con los acetatos de etilo, pero tienen un excesivo hinchamiento con los aceites de ésteres.
BASES (ÁLCALIS)
Las bases son sustancias alcalinas que en términos generales se definen como las que se combinan con ácidos para formar sales. Las bases se subdividen en 2 grupos: inorgánicas y orgánicas.
► Bases inorgánicas
son sustancias que producen iones hidroxilo (OH) cuando se disuelven en agua. (ej. hidróxido de sodio NaOH, hidróxido de potasio KOH, hidróxido de amonio NH4OH).
Aunque los elastómeros FKM son compuestos inorgánicos, serán químicamente atacados por el amoniaco anhidro y por soluciones acuosas de hidróxidos de metales alcalinos cuando se exponen durante largos períodos de tiempo o a temperaturas elevadas. A la inversa los EPDM curados con peróxido muestran excelente resistencia a las bases inorgánicas incluso en soluciones concentradas y a temperaturas elevadas. Otros cauchos que tienen también buena resistencia son los IIR, CR y CSM.
► Bases orgánicas
son derivadas de los hidrocarburos que contienen nitrógeno (a veces fósforo o arsénico), además de carbono e hidrógeno.
Las aminas son la categoría más importante de bases orgánicas e incluyen un gran número de compuestos.
Los cauchos fluorados FKM no son recomendados para usar con bases orgánicas, en particular las aminas. Los cauchos EPDM, IIR, CSM y CR muestran moderada resistencia a algunas bases orgánicas. El caucho natural NR tienen buen comportamiento frente bases y sales.
En muchos casos, los muy costosos cauchos FFKM son la única opción para su uso con aquellas bases agresivas que atacan a todos los otros tipos de elastómero.
ÁCIDOS
Un ácido es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pH menor que 7.
Los ácidos pueden existir en forma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura. También pueden existir como sustancias puras o en solución.
Hay numerosos usos de los ácidos. Los ácidos son usados frecuentemente para eliminar herrumbre y otra corrosión de los metales en un proceso conocido como pickling. Pueden ser usados también como electrólitos en una batería, como el ácido sulfúrico en una batería de automóvil.
Los ácidos fuertes, el ácido sulfúrico en particular, son ampliamente usados en procesamiento de minerales. Por ejemplo, los minerales de fosfato reaccionan con ácido sulfúrico produciendo ácido fosfórico para la producción de fertilizantes, y el zinc es producido disolviendo óxido de zinc en ácido sulfúrico, purificando la solución y aplicando electrólisis.
En la industria química, los ácidos reaccionan en las reacciones de neutralización para producir sales. Por ejemplo, el ácido nítrico reacciona con el amoníaco para producir nitrato de amonio, un fertilizante. Adicionalmente, los ácidos carboxílicos pueden ser esterificados con alcoholes en presencia de ácido sulfúrico, para producir ésteres.
Los ácidos son usados como catalizadores; por ejemplo, el ácido sulfúrico es usado en grandes cantidades en el proceso de alquilación para producir gasolina. Los ácidos fuertes, como el ácido sulfúrico, fosfórico y clorhídrico, también tienen efecto en reacciones de deshidratación y condensación. Los ácidos son usados también como aditivos en bebidas y alimentos, puesto que alteran su sabor y sirven como preservantes. Por ejemplo, el ácido fosfórico es un componente de las bebidas con cola.
Los elastomeros que mejor se comportan con la mayoría de compuestos ácidos son los fluorocarbonados FKM (Viton®) y FFKM (Kalrez®), incluso oxidantes, concentrados y calientes.
Los cauchos naturales NR, NBR, CM y CSM (Hypalon®) también son muy recomendados para usar con ácidos pero son atacados por los concentrados y oxidantes.
Los cauchos EPDM y butílicos IIR son altamente resistentes a los ácidos minerales pero tienen limitada resistencia con los oxidantes.
Los cauchos SBR, poliuretanos AU/EU, cloroprenos CR, silicona VMQ y AEM (Vamac®) se degradan apreciablemente con la mayoría de ácidos.
GASES
Los gases pueden ser divididos en 3 grupos :
► Elementos
nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, cloro, argón, helio y neon.
► Compuestos químicos
dióxido de carbono, metano, acetileno o vapores de agua, etanol y benceno.
► Mezclas
aire, gas de la iluminación y los vapores del combustible.
Los efectos de los gases en los elastómeros pueden ser físicos y químicos. La acción física se indica por hinchamiento o permeabilidad a través del elastómero o ambos.
Los gases que actúan físicamente son por ejemplo, nitrógeno, argón, helio, neón, metano, etano, propano y los vapores de benceno y combustibles.
Los gases químicos reactivos tales como, oxígeno, ozono, cloro, vapores de ácido clorhídrico o nítrico, son muy agresivos y puede causar la destrucción total del elastómero si no se ha utilizado el compuesto adecuado.
El mejor compuesto de caucho para utilizar depende no sólo de la naturaleza del gas, sino también de la temperatura y la concentración.
Como regla general, los elastómeros insaturados no debe utilizarse con gases químicamente reactivos.
Los elastómeros que cumplen con una amplia gama de demandas formulados adecuadamente son los cauchos fluorados FKM y FFKM y hasta cierto punto los NBR, CSM, EPDM, CO/ECO y IIR.
De los cauchos sintéticos los CO/ECO y IIR Butyl, son los que tienen más baja permeabilidad al aire y gases.
Ensayos de Resistencia a Líquidos
Se han establecido normas que regulan los ensayos de evaluación del comportamiento de los vulcanizados frente a líquidos, y a su vez los procedimientos necesarios para evaluar la capacidad comparativa de las composiciones de caucho.
La norma española UNE 53540, coincidente con las norma ISO 1817-1985 y ASTM D471, describe los siguientes métodos de evaluación:
Con fines de clasificación, es necesario definir una serie de líquidos de ensayo, que permitan obtener resultados comparativos.
A continuación se muestra una lista de los combustibles, aceites y fluidos de referencia a menudo citados en las especificaciones de los cauchos. Aunque la mayoría de los combustibles de ensayo están asociados con el mercado de las juntas de automóvil, estos combustibles de referencia se encuentran a menudo en las especificaciones de artículos de caucho en una variedad de industrias para crear un punto de referencia de la resistencia de fluidos. Lo mejor es consultar a un técnico de caucho con experiencia para explicar las consecuencias, valor y limitaciones de estos y otros líquidos de referencia.
Patrones de combustibles
Fuel A – Iso Octano 100% vol.
Fuel B – Iso Octano 70% vol.+ Tolueno 30% Vol.
Fuel C – Iso Octano 50% vol.+ Tolueno 50% Vol.
Fuel D – Iso Octano 60% vol.+ Tolueno 40% Vol.
Fuel E – Tolueno 100% Vol.
Fuel F – #2 Diesel Fuel 100% Vol. (no incluido en ASTM D471)
Fuel G – Fuel D 85% Vol.+ Etanol 15% Vol.
Fuel H – Fuel C 85% Vol.+ Etanol 15% Vol.
Fuel L – Fuel C 85% Vol.+ Metanol 15% Vol.
Fuel K – Fuel C 15% Vol.+ Metanol 85% Vol.
Aceites de referencia – Aceites IRM (Industrial Reference Oils)
IRM 901 – Bajo incremento de volumen.
IRM 902 – Medio incremento de volumen.
IRM 903 – Alto incremento de volumen.
IRM 905 – Muy alto incremento de volumen. (no incluido en UNE 53540 y ISO 1817)
(antiguamente llamados ASTM # 1, 2, 3 y 5)
Líquidos especiales
101 – Mezcla de sebacato de 2-etil-hexilo 99.5% Vol. y fenotiacina 0.5% Vol.
102 – Mezcla de aceite IRM901 95% Vol. y de un aditivo de aceite hidrocarbonado 5% Vol. ( 29.5-33% Azufre + 1.5+2% Fósforo+0.7% Nitrógeno)
103 – Fosfato de tri-n-butilo
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Viton® es un termopolímero de hexafluorpropileno, con fluoruro de vinilideno, tetrafluoretileno y eterperfluoro metilvinílico. Su abreviatura internacional es FPM o FKM (Fluorocarbon monomer).
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