Sellos Mecánicosy a Gas
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Sellos Mecánicos
Los cierres o sellos mecánicos son elementos de estanqueidad situados entre el eje rotante y
la parte fija de dispositivos rotativos que trabajan con fluidos. Su aplicación más habitual es
en bombas. Los sellos mecánicos se diseñaron para reemplazar a las empaquetaduras o
estopadas, aportan grandes ventajas competitivas como la práctica inexistencia de fugas, la
reducción de fricción que evita el desgaste del eje y la consiguiente pérdida de potencia, la
disminución en los tiempos y costes de mantenimiento, y la posibilidad de trabajar en altas
presiones.
En los sellos mecánicos la estanqueidad dinámica se consigue gracias a una fina película de
fluido que queda entre las dos caras de rozamiento lapeadas, e impide el paso del resto de
fluido. Además, esta película realiza las funciones de lubricante y reduce el desgaste entre
las caras.
Para seleccionar el sello mecánico adecuado es necesario conocer las condiciones de
funcionamiento de la aplicación a estanqueizar: el diámetro y velocidad de rotación del eje,
las dimensiones del alojamiento del sello, las características físicas del fluido a
estanqueizar, para determinar la compatibilidad química, la existencia de sólidos abrasivos
en suspensión o la lubricación que permitirá, y la temperatura y presión de trabajo. En su
forma más simple, un sello mecánico consiste de un anillo fijo sobre el rotor, el cuales
empujado contra la carcasa de la máquina
1-Fluido a sellar
2-Anillo
3-Carcasa de la máquina
4-Separación de sellado
5-Fuerza axial
6-Fuga
Los sellos mecánicos pueden ser fabricados con diversos materiales. A lo que hace las
partes metálicas de un sello, comúnmente se los fabrican en acero inoxidable. En sellos de
menor manufactura, podemos encontrar fundición. También se utilizan aleaciones exóticas
tales como A276, A20, etc. Por otra parte tenemos los materiales de las pistas o caras. Éstos
pueden ser de carbón, acero inoxidable, bronce, carburo de silicio, carburo de tungsteno,
cerámica, etc. Por último se deben considerar los materiales de las juntas y O’rings: Etileno
Propileno, Nitrilo, Buna, Viton, Aflas, Teflón, Grafoil, etc. Tanto los materiales de las
partes metálicas como de las pistas y O’rings-juntas se deben seleccionar en base al tipo de
fluido / gas que se deba sellar.
Los sellos mecánicos son fabricados y diseñados dependiendo el fluido o gas que deseo
sellar. Para que los fabricantes de sellos mecánicos puedan seleccionar el sello mecánico
adecuado, necesitan conocer los siguientes datos: Fluido o gas, RPM, temperatura, presión
de trabajo. Cuando hablamos de fluido / gas, se debe indicar los productos que lo
componen, PH, etc.
Tal cual lo que indicamos arriba, los materiales de fabricación de un sello mecánico se
seleccionan en base al fluido / gas que deseamos sellar.
Las pistas de los sellos mecánicos se clasifican en pistas duras y pistas blandas: podemos
clasificar como pistas duras el carburo de silicio, el carburo de tungsteno, la cerámica, etc.
Como pistas blandas, tenemos el carbón, bronce, acero inoxidable, etc.
Si tenemos que sellar un fluido con sólidos en suspensión, por ejemplo agua con arena,
debemos pensar en utilizar un sello con pistas duras: carburo de tungsteno ó carburo de
silicio, ya que si utilizamos pistas blandas, la arena las dañaría provocando la fuga del
fluido hacia el lado atmosférico. En otros casos, podríamos necesitar sellar productos
ácidos – químicos, en donde debemos utilizar pistas fabricadas en carburo de silicio,
carbón, cerámica, materiales los cuales tienen gran resistencia a estos tipos de productos.
Cuando debo sellar fluidos a bajas temperaturas, no tóxicos, no abrasivos, no
contaminantes, etc., podemos usar un sello mecánico simple. Cuando necesitamos sellar
fluidos abrasivos (fluidos con sólidos en suspensión), fluidos peligrosos – inflamables,
tóxicos, contaminantes, etc. – fluidos a altas temperaturas, fluidos que cristalicen /
carbonicen en contacto con la atmósfera, etc., debemos utilizar sellos mecánicos del tipo
doble. De todos modos, existen distintos diseños y tipos de sellos mecánicos, por lo que
quizás podamos utilizar un sello mecánico simple sellando un fluido con elevada
temperatura, etc. Tanto el modelo del sello (simple-doble, cartucho-componente, rotativo-
estacionario, balanceado-no balanceado, etc.) como los materiales de las pistas, metalurgia
y O’rings-juntas se deben seleccionar en base al tipo de fluido / gas que deseamos sellar.
Razones Para Usar Un Sello Mecánico
Un sello mecánico debe ser diseñado y seleccionado para dar servicio durante tiempos muy
largos, con costos y tiempos de mantenimiento bajos y que tengan la propiedad de ser
automáticamente ajustables a medida que se van desgastando. Algunas ventajas adicionales
son las siguientes con respecto al empaque:
Sello absoluto.- resultante en menos pérdidas de producto, menos peligro de
incendio, menos contaminación del ambiente con vapores, casas de bombas más
limpias y sin contaminación del líquido bombeado.
Muy bajo rozamiento entre la flecha y las partes de los sellos.- se tiene menos
desgaste de las mangas y flechas.
La flexibilidad de los sellos.- permite ajuste automático para descompensar
desalineamiento, juegos axiales y radiales, vibraciones y desgaste de sus partes.
Menos fricción.- las áreas de contacto tan pequeñas que requiere un sello
economiza potencia.
Se pueden manejar altas presiones y altas velocidades con una eficiencia muy
grande.
Se pueden manejar líquidos con abrasivos, con vació, corrosivos, etc., usando el
sello doble.
Sellos de Cartucho
Los sellos de cartucho han sido diseñados para desempeñarse de manera robusta en
aplicaciones de sellado a través de segmentos de la industria. Se desempeñan de manera
comprobada para la estandarización a lo largo de la planta, proporcionando una máxima
fiabilidad.
Sellos de Cassette de Alto Rendimiento
Las opciones estándar de reacondicionamiento en fábrica o en terreno son fáciles de
ejecutar y resultan económicas. Al disponer de cajas completas de sellado a precios
atractivos, resulta posible efectuar un resellado rápido sin la administración adicional
relacionada con el reacondicionamiento.
Sellos Partidos
¿Por qué desmontar el equipo? Los sellos mecánicos divididos de Chesterton ofrecen una
solución de sellado fiable, que ayuda a reducir los costos de mantenimiento.
Sellos para Gas
Las plantas ya no tienen que afrontar las limitaciones en el rendimiento de los sellos
convencionales de cartuchos líquidos simples y dobles. Esto se debe a que existe un nuevo
método estándar de sellado del eje. Alcance las metas de fiabilidad de su planta con la
adición de una simple tecnología de sellos de gas.
Sellos de Fuelle
Sellos de fuelle metálico de onda rotativa, anidados y balanceados, para servicio general en
la industria petroquímica y química.
Sellos Para Lodos
Singular diseño que no sufre obstrucciones, para un máximo movimiento del eje sin causar
bloqueos, servicio libre de enjuague, para una gran variedad de fangos; caras monolíticas
de funcionamiento en frío y tecnología avanzada.
Sellos Para Mezcladoras
La capacidad de tolerancia al movimiento y de desplazamiento instantánea de la presión
elimina las preocupaciones bajo ciclos extremos de purga e inversión de la presión. Las
caras aisladas de vibración afrontan sin problemas condiciones de arrastre y cizallamiento
que destruyen los sellos comunes
Sellos de Componentes
Sirve para bombas DIN, ISO, ANSI y otras bombas populares, sin desgaste en el manguito
del eje, capacidad de autoalineación, piezas totalmente de desgaste, caras de sellado, aros
tóricos, tornillos y resortes son reemplazables a un costo bajo.
Sellos Especiales
Los diseños de sellos especiales se han creado específicamente para equipos específicos o
para aquellas aplicaciones difíciles de sellas en diversas industrias. Incorporan muchas
características de diseño de Chesterton para suministrar los niveles mejorados de
rendimiento de sellado que se desean.
Sistemas de Apoyo
Productos diseñados para mejorar los niveles de rendimiento de sellado al mejorar el medio
ambiente en el cual operan. Chesterton ofrece tanques de apoyo de sellado, medidores de
flujo, controladores medioambientales y otros productos surtidos para ayudar a cumplir con
las metas de MTBR.
Protección de Cojinetes
Rompa el ciclo de tiempo improductivo causado por fallas relacionadas con sellos de
rebaba. Los sellos de cara GBS dejan afuera virtualmente todas las fuentes externas de
contaminación para lograr una máxima protección contra fallos en los cojinete.
Sellos a Gas o Secos
Los sellos secos de gas generalmente son sellos cuyas caras funcionan en seco y sin
contacto; se utilizan principalmente en aplicaciones de alta velocidad. Los compresores de
una red de transporte y distribución de gas natural son un ejemplo común en el que se
utilizan habitualmente sellos secos de gas.
A diferencia de los sellos mecánicos "húmedos", en los sellos secos de gas no hay contacto
entre las caras de sellado, y por tanto tampoco se producen sobrecalentamientos, en
realidad no se produce ningún tipo de calentamiento por fricción. Existe un espacio
pequeño que separa la cara estacionaria de la cara rotativa. ¿Cómo se logra esta separación?
La cara rotativa tiene ranuras someras a menudo en forma de espiral, que "capturan" gas y
bajo el efecto de la presión generada las caras se separan entre sí. En un sello en arreglo
doble, el gas barrera, a menudo nitrógeno, también entra en el proceso. En la mayoría de los
casos esto no representa ningún problema y se pueden utilizar los sellos dobles. Si no fuese
posible permitir la entrada de nitrógeno en el proceso, se deberán utilizar sellos de gas
triples o en arreglo tándem.
Todos los sellos secos de gas fabricados se someten a una prueba de rendimiento dinámica.
Durante dicha prueba se somete a los sellos a condiciones de funcionamiento normales
(según diseño) y a condiciones anormales, de acuerdo al estándar API 617.
Como los sellos secos de gas se utilizan principalmente en compresores, están descriptos en
el estándar API 617 que corresponde a los compresores. Pero como los sellos secos de gas
también se utilizan en bombas, también están descriptos en el estándar API 682 que
corresponde a los sellos mecánicos para bombas.
Con respecto al uso en bombas, los sellos secos de gas o sellos sin contacto (o una
combinación de caras sin contacto y caras con contacto húmedo) que se utilizan en las
bombas todavía se consideran un lujo, mientras que el sellado de los ejes de compresores
centrífugos utilizando sellos secos de gas se ha tornado un estándar en la industria.
Introducción
Los estudios realizados a través de los años para solucionar los problemas de fugas nos dan
como resultado una clasificación de elementos para obtener un sellado óptimo, entre ellos
podemos mencionar las empacaduras, sellos mecánicos y sellos de gas.
El sello mecánico está destinado a sustituir cada vez en mayor grado, a la junta o
empaquetadura tradicional en ejes rotativos. Esto es debido principalmente a una elevada
seguridad de servicio, bajo o nulo mantenimiento, pérdidas mínimas y larga duración. Su
gama de aplicaciones es extensa, siendo las principales en los sectores de
electrodomésticos, industria del automóvil, químicos, petroquímicos, reactores, bombas
domésticas, bombas industriales y agrícolas. La diversidad de aplicaciones y usos de los
sellos mecánicos, presupone un conocimiento específico del problema a resolver. Los sellos
de gas son similares a un sello lubricado con líquido, con la diferencia de que en el sello
mecánico de gas las caras operan sin contacto entre sí debido a una película de gas.
Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal de Ayacucho.Facultad de Ingeniería en Mantenimiento mención Industrial.
Núcleo Anaco, estado Anzoátegui.Cátedra: Laboratorio de Materiales.
Sellos Mecánicos ySellos a Gas
Profesor. Ing. José Maldonado
Integrantes:Cindy Flores 20.060.258
Anaco, Octubre del 2014Conclusiones
Los sellos mecánicos son dispositivos de suma importancia para los sistemas de bombeo,
ya que es la pieza que permite que los ejes giren adecuadamente. La estructura de un sello
mecánico de gas es similar a la de un sello lubricado con líquido, con la diferencia de que
en el sello mecánico de gas las caras operan sin contacto entre sí debido a una película de
gas. Una de las caras tiene ranuras aerodinámicas que operan como álabes succionando el
gas de sellos, incrementando su presión y estableciendo una película de este gas entre las
dos caras del sello, evitando que estas hagan contacto y por lo tanto operan sin desgaste. La
separación es de apenas algunos micrones, lo que resulta en una mínima fuga de gas de
sellos y por lo tanto un mínimo costo de operación.
Anexos
La figura muestra un sello mecánico rotatorio sencillo donde se muestran los elementos
más importantes de un sello.
Sello Tipo Cartucho API 682
Sello Tipo Cartucho Doble
Sello Monoresorte Simple
Sellos de cassette de alto rendimiento
Sellos partidos
Sellos para gas
Sellos de fuelle
Sellos para lodos
Sellos para mezcladoras
Sellos de componentes
Sellos especiales
Protección de cojinetes
Sellos de Cartucho