Una unión rotatoria es una unión que permite la rotación de las partes unidas. Por lo tanto, es un dispositivo que proporciona un sello entre un paso de suministro estacionario (como una tubería o un tubo) y una parte giratoria (como un tambor, cilindro o husillo ) para permitir el flujo de un fluido dentro y/o fuera de la parte giratoria. Los fluidos que se utilizan típicamente con juntas rotatorias y uniones rotatorias incluyen varios medios de transferencia de calor y medios de potencia de fluidos como vapor , agua , aceite térmico , fluido hidráulico y refrigerantes . [2] A veces, a una unión rotatoria se la denomina unión rotatoria , válvula rotatoria , unión giratoria, sello de rotor , [3] acoplamientos rotatorios , junta rotatoria , juntas rotatorias , acoplamiento hidráulico , unión rotatoria neumática , unión rotatoria de orificio pasante , unión rotatoria de aire , unión rotatoria eléctrica o unión rotatoria de vacío [4]
Una unión rotatoria se bloqueará en una válvula de entrada mientras gira para encontrarse con una salida. Durante este tiempo, el líquido y/o gas fluirá hacia la unión rotatoria desde su fuente y se mantendrá dentro del dispositivo durante su movimiento. Este líquido y/o gas saldrá de la unión cuando las aberturas de la válvula se encuentren durante la rotación, y más líquido y/o gas fluirá hacia la unión nuevamente para la siguiente rotación. Una unión rotatoria, que a menudo funciona bajo alta presión y movimiento constante, está diseñada para girar alrededor de un eje. El diseño de una unión rotatoria se puede modificar para cambiar esto o para aumentar la presión en psi o rpm que necesita soportar, así como la cantidad de válvulas requeridas.
Si bien las uniones rotativas vienen en muchas formas, tamaños y configuraciones, siempre tienen los mismos cuatro componentes básicos: una unidad de carcasa, un eje, un cojinete (mecánico) (o cojinetes) y un sello. Las uniones rotativas generalmente están construidas de acero inoxidable para resistir el óxido y la corrosión, pero pueden estar involucradas muchos otros metales, como el aluminio .
La carcasa es el componente que mantiene unidos todos los demás elementos de la unión rotativa. La carcasa tiene un puerto de entrada, que es un puerto roscado al que se conectará la manguera que suministra el medio. La unión rotativa también puede tener un puerto de salida, si se utiliza la misma junta tanto para suministrar fluido a un rodillo como para extraer fluido del rodillo. En las uniones rotativas más pequeñas, la carcasa es estacionaria. En las uniones rotativas más grandes, la carcasa suele estar atornillada al tambor o rodillo mediante una brida. En estos casos, la carcasa gira a la misma velocidad que el tambor [5].
El eje es el componente que transporta el medio a través de la unión rotativa hasta el tambor o rodillo. En muchos casos, el eje gira con el tambor o rodillo. En algunos casos, como en las uniones rotativas con bridas más grandes, el eje puede permanecer estacionario mientras la carcasa gira. Los cojinetes y el sello suelen estar montados alrededor del eje.
La segunda parte más importante de la unión rotativa es el cojinete. Una unión rotativa puede tener solo un cojinete, pero es mucho más común que tenga varios. En una unión rotativa se pueden utilizar cojinetes de rodillos, como cojinetes de bolas y cojinetes de rodillos cónicos, o cojinetes que no sean de rodillos, como cojinetes de grafito y bujes de bronce. Los cojinetes se utilizan siempre para permitir que una parte de la unión, ya sea el eje o la carcasa, gire.
El corazón de la unión rotativa es el sello. El sello evita que el medio se escape fuera de la unión rotativa mientras está en funcionamiento. Los tipos de sello pueden variar desde sello mecánico de extremo de tipo empujador, sello mecánico de extremo de tipo no empujador, sellos de labio y sellos de junta tórica. La mayoría de las uniones rotativas tienen más de un sello. [6]
Muchas uniones rotativas incorporan múltiples puertos, algunos de los cuales están diseñados para manipular diferentes tipos de material simultáneamente. Una unión rotativa con un puerto recto transfiere la sustancia directamente a través de la unión rotativa. Otros diseños incluyen un puerto en forma de codo, que hace que el material fluya hacia afuera en un ángulo, y múltiples puertos. Una unión rotativa de múltiples puertos parece un cilindro perforado. En el extremo del cilindro hay un tornillo roscado con un sello o sellos que se bloquean en él. El material que se transfiere fluye hacia el cilindro y sale por los orificios de entrada. En el caso de una unión rotativa con múltiples entradas, las cámaras separadas por sellos evitan que los materiales se mezclen inadvertidamente. Este tipo de unión rotativa se utiliza a menudo en la fabricación de plásticos y otros productos derivados del petróleo, para los que puede ser necesario optimizar las múltiples entradas, pero mantenerlas separadas. [ cita requerida ]
También podemos clasificar las uniones rotativas según el medio que transfieren. Por ejemplo, si transportan refrigerante , se denominan uniones de refrigerante. Lo mismo se aplica a otros medios como agua, aire, vapor, etc.
Muchas líneas de montaje incorporan múltiples uniones rotativas, ya que son muy versátiles y ocupan menos espacio que otros dispositivos diseñados para un propósito similar. Las uniones rotativas también aparecen en automóviles y otras máquinas que requieren suministros constantes de lubricación, aire u otros líquidos para que las piezas móviles funcionen sin problemas. Los frenos, por ejemplo, utilizan uniones rotativas para mantener un suministro constante de líquido de frenos presurizado. Las uniones rotativas también se utilizan mucho en el procesamiento de petróleo crudo, la industria química, la producción comercial de alimentos y las aplicaciones farmacéuticas.
Los equipos utilizados en la cosecha de cereales, como las cosechadoras, los tractores, los carros para granos y las trilladoras, emplean uniones rotativas. Una vez cosechados, muchos cultivos se procesarán con equipos que utilizan uniones rotativas. Los equipos de procesamiento de alimentos que utilizan uniones rotativas incluyen cintas transportadoras de enfriamiento, molinos descascarilladores, trituradoras, cocedores a vapor, secadores de almidón, cortadores rotativos y formadoras de rollos.
La industria automotriz es un usuario diverso de uniones rotativas para una amplia gama de piezas o componentes y materiales, ya sea acero mecanizado, hierro o aluminio, piezas estampadas, plásticos, vidrio o cartón. Las uniones rotativas se utilizan para operaciones que requieren refrigerante, lubricante o hidráulica.
Existen dos tipos de instalaciones de lavado de vehículos que utilizan uniones: las automáticas y las manuales. La mayoría de los fabricantes de sistemas automáticos tienen varios cepillos giratorios que utilizan la serie 55 para introducir agua con detergente a baja presión a través del eje de soporte hasta los cepillos. Además, los lavaderos automáticos de vehículos tienen centrifugadoras que requieren uniones giratorias para transmitir agua a alta presión a los mecanismos de centrifugado.
El procesamiento posterior de papel, película de plástico, láminas y materiales de sustrato relacionados para obtener envases impresos terminados, como bolsas, sobres, etiquetas, rótulos, cajas plegables y cajas de cartón corrugado para envío se denomina conversión . Las uniones rotativas se utilizan en todo tipo de conversión de agua, vapor, aceite térmico, aire o hidráulica.
Las uniones rotativas se pueden utilizar para transmitir refrigerante, aceite de corte, MQL y aire presurizado en una configuración con cojinetes o sin cojinetes. Además de la entrega de refrigerante, las uniones rotativas se utilizan para aplicaciones de sujeción, detección de herramientas, mesas de indexación rotativas y otras aplicaciones de máquinas herramienta.
Los equipos electrohidráulicos utilizados en las operaciones mineras emplean uniones rotativas, incluidos los carros lanzadera y los carros de carbón, los cabezales de perforación, las retroexcavadoras, las grúas de concha y las líneas de arrastre. Además, los polipastos de pluma, los tambores de recuperación y los embragues de tambor de cangilones requieren uniones rotativas.
Las plataformas de perforación (petróleo o gas) utilizan embragues y frenos de aire que requieren uniones rotativas. Las uniones de agua se utilizan para eliminar el lodo de la punta de perforación y deben soportar golpes y vibraciones en esta aplicación severa. Las refinerías de petróleo y petroquímicas utilizan mezcladores por lotes, molinos descascarilladores, mezcladores y rodillos de secado que requieren uniones rotativas. El desarrollo de yacimientos submarinos de petróleo y gas requiere equipo especializado. Los eslabones giratorios submarinos , fabricados por Dynamic Sealing Technologies, Inc. , están diseñados para sistemas de producción de petróleo en aguas profundas que brindan a las operaciones de los equipos una mayor flexibilidad al bajar las líneas de flujo en aguas duras hasta profundidades que alcanzan los 3500 metros.
Las aplicaciones de papel abarcan toda la cadena de suministro, desde las fábricas de pulpa y papel en bruto hasta los transformadores de papel que se encuentran aguas abajo. Las fábricas utilizan sistemas de unión por vapor y sifón y uniones de agua para calentar y enfriar. Los transformadores utilizan uniones rotativas para calentar y enfriar los rodillos, así como bobinadoras con embragues y frenos neumáticos.
La fabricación de materiales plásticos abarca una amplia variedad de aplicaciones, entre las que se incluyen películas fundidas, películas sopladas, espuma, extrusión de láminas rígidas y flexibles, coextrusión de una o varias capas, moldeo por soplado, termoformado, granulación, alambres y cables, moldeo por inyección y bobinado. Las uniones rotativas se utilizan para calentar o enfriar los numerosos rodillos de procesamiento en una amplia variedad de aplicaciones. Además, las uniones rotativas para servicio neumático e hidráulico se utilizan en aplicaciones de bobinado y moldeo por inyección. Muchas de las aplicaciones de bobinado modernas de la actualidad también utilizan anillos colectores eléctricos.
La impresión en rollos flexibles de papel o películas de plástico requiere uniones rotativas para el aire o el sistema hidráulico, así como rodillos de enfriamiento para el control de la temperatura. Los equipos de impresión offset y de hojas sueltas utilizan muchas uniones rotativas en el vibrador de tinta y los rodillos de enfriamiento.
El caucho se fabrica en grandes mezcladores industriales que utilizan juntas rotativas para rodillos refrigerados por agua. La extrusión de caucho es similar a la extrusión de plástico, en la que se utilizan juntas rotativas para refrigerar el tornillo de la extrusora.
La industria siderúrgica es uno de los mayores usuarios de juntas rotativas, principalmente para máquinas de colada continua (CCM), que utilizan juntas rotativas para enfriar los numerosos rodillos que sostienen las placas fundidas a medida que se mueven por gravedad a través de varios segmentos sobre una mesa de salida para su recocido y tratamiento térmico posterior. La placa se transforma en una bobina o una lámina. La bobina se convierte posteriormente en centros de procesamiento que requieren uniones hidráulicas para el accionamiento de los mandriles.
La industria textil es un gran usuario de uniones de agua, vapor y aceite caliente. Los procesos de tejido, teñido y acabado son los mayores usuarios de uniones rotativas.
Las plantas de fabricación de neumáticos utilizan mezcladoras industriales , extrusoras, chimeneas de enfriamiento de trenes de calandrado y cortadoras de rayón para fabricar cordones para neumáticos. En todos los procesos se utilizan uniones rotativas para controlar la temperatura. [7]