Vulcanización en Autoclave

 

La Vulcanización en Autoclave es uno de los procesos más antiguos que se utilizan en la vulcanización del caucho.

Una autoclave es un recipiente para contener vapor bajo presión, de forma cilíndrica, en la cual el eje del cilindro se puede posicionar vertical o horizontalmente (Figura 51), según el tipo de equipo; algunas autoclaves del tipo vertical, de más grande dimensión, pueden ser instalados parcialmente bajo el nivel del suelo, no solamente para ahorrar espacio, pero también para facilitar el acceso.

Fig. 51 – Autoclave para vulcanización (horizontal). Cortesía Italmatic, S.r.l., Milán, Italia

 

Sus dimensiones son también muy variables. Existen autoclaves con ø250 mm * 375 mm (pequeñas autoclaves para laboratorio y, en algunos casos, utilizada para efectos de esterilización), con alrededor de 18 litros de capacidad, hasta autoclaves con 5 metros de diámetro y 10 metros de largo, con 196 m3 de capacidad. Autoclaves con 600 – 700 mm de diámetro y 25 a 40 metros de largo, son comúnmente utilizadas en la vulcanización de mangueras.

La autoclave más grande que jamás haya existido en Portugal tenía 4 metros de diámetro y 11 metros de largo, con una capacidad de 138 m3, y se utilizaba para vulcanizar recubrimientos en equipos de la Industria Química.

En la Figura 52 se muestran las configuraciones y las dimensiones de autoclaves utilizadas en el recauchutado de llantas con el método frío:

Fig. 52 – Dimensiones de autoclaves para el recauchutado de llantas a frio. Cortesía Italmatic, S.r.l., Milán, Italia

 

Además de sus dimensiones, las autoclaves se caracterizan por la presión máxima de servicio (en bar o kg/cm2), presión que está relacionada con su construcción (resistencia mecánica). Para vulcanización de caucho, la presión de servicio puede variar entre 3 y 10 kg/cm2.

Otro aspecto característico de las autoclaves es el tipo de puerta y su sistema de cierre, que puede ser por varios tornillos ubicados en su periferia, cierre tipo cofre (con varios pinos) y sistema de cierre rápido (quick-lock). Algunas autoclaves tienen puertas en las dos extremidades, lo que permite operar por los dos lados (hacer cargas y descargas alternadamente). El tipo de apertura de la puerta presenta también variaciones, pueden abrir hacia el lado derecho, izquierdo, arriba con sistema basculante o hacia arriba con sistema deslizante (Figura 53):

Fig. 53 – Autoclaves: tipos de apertura de las puertas

 

Algunos tipos de autoclaves tienen paredes dobles, o sea, son constituidos por dos cuerpos cilíndricos: un cilindro interior, onde se colocan los artefactos a vulcanizar y cuya atmosfera puede ser rellenada por nitrógeno, para evitar la degradación de los artefactos por oxidación. En el recipiente exterior (espacio entre los cilindros interior y exterior) se alimenta con vapor de agua bajo presión adecuada, para que se obtenga la temperatura de vulcanización deseada. Esta es una de las maneras de vulcanizar con vapor indirecto.

Las autoclaves más comunes tienen un cuerpo cilíndrico y pueden operar de forma diversa, como se lo describe de seguida.

Autoclave calentada con vapor directo

En este tipo de autoclaves, los artefactos a vulcanizar están en contacto directo con el vapor de agua. Es el caso, por ejemplo, del fabrico de mangueras y tubería para radiadores automotrices, de rolos revestidos de caucho, de hojas de caucho, etc.

Autoclave calentada con vapor indirecto

Referimos antes las autoclaves de pared doble, que permiten vulcanizaciones con vapor indirecto. Pero, la construcción de este tipo de autoclaves es más costosa. Una autoclave con un solo cuerpo cilíndrico, que disponga, en la periferia de su pared interior, de una serpentina en donde circula el vapor de agua bajo presión permite realizar de la misma manera vulcanizaciones con vapor indirecto, permitiendo una mayor flexibilidad en su utilización.

Las vulcanizaciones con vapor indirecto se pueden hacer en atmosfera de aire, de anhidrido carbónico o de nitrógeno, bajo presiones variables.

Autoclave calentada eléctricamente o por combustión de gas

Este tipo de autoclaves trabajan en atmosfera de aire, anhidrido carbónico o nitrógeno, bajo presiones variables; estos gases son calentados en intercambiadores de calor y inflados en la autoclave. El calentamiento se puede procesar por medio de resistencias eléctricas o por combustión de gas.

Aparatos de seguridad e instrumentación de control

Las autoclaves son suministradas con válvulas de seguridad y manómetros, en donde se indica la presión máxima de servicio (presión de vapor o presión de los gases utilizados en la operación de vulcanización según se trate de vulcanización en vapor directo o indirecto)). En circunstancia alguna estas presiones pueden rebasar las presiones máximas recomendadas. La válvula de seguridad es regulada de manera a nunca exceder la presión máxima de servicio.

La temperatura de la operación se puede indicar por termómetros y la duración de las vulcanizaciones puede ser indicada por relojes, que pueden disponer de señales de alarma sonora, cuando su término. Las autoclaves pueden disponer, en alternativa, de aparatos de registro simultaneo de la evolución de la presión y de la temperatura en función del tiempo.

 

Equipos Bajo Presión y Seguridad

Las autoclaves son recipientes de vapor de agua que trabajan con presiones relativamente elevadas; son incluidos en los llamados equipos bajo presión (ESP). Aun que en su construcción se consideren factores de seguridad que permiten operar sin problemas, su utilización continuada y fenómenos de corrosión pueden debilitar de manera gradual, su resistencia mecánica. Por estos motivos, es obligatorio, para su instalación, su registro y certificación (en Portugal en las Direcciones Regionales de Economía -DRE, bajo Directiva Europea. En México, bajo la NOM-020-STPS-2002 y se quedan con la obligación de hacer inspecciones periódicas, para evaluación de su resistencia.