Sellos Mecanicos

SELLOS MECANICOS

SELLADO DE EQUIPOS ROTATORIOS

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Casi cualquier proceso industrial emplea máquinas con partes rotatorias. Esto significa que un amplio número de aplicaciones de varios grados de complejidad requieren un rotor que atraviesa una carcasa mientras se mantiene la presión interna y se controla la fuga.

Las siguientes cuatro aplicaciones son típicas: La bomba de agua de enfriamiento en un automóvil, una bomba de presurización en un oleoducto, un tanque mezclador en la industria de alimentos, la bomba de alimentación de pintura en el área de pintado de una fábrica de automóviles, así como la bomba de alimentación de agua en una planta de energía nuclear.

IMPORTANCIA DEL SISTEMA DE SELLADO

El sistema de sellado en una máquina rotatoria influye directamente en la confiabilidad de esta y del proceso en general. Desafortunadamente, la importancia del sistema de sellado comúnmente es despreciada y se considera hasta lo último durante el diseño de la máquina.

Si este importante elemento de la máquina funciona correctamente, este será inadvertido, pero tan pronto ocurra una fuga o si el sello falla completamente, su importancia se vuelve evidente inmediatamente. Convencionalmente un rotor pude ser sellado con un sello mecánico axial o un sello radial como la empaquetadura.

En el lado motriz, el sello está generalmente expuesto a la presión atmosférica, lo que significa que el sello debe ser capaz de soportar la presión del fluido líquido o gas que se encuentra dentro de la máquina.

Sello Mecánico.

Esencialmente el sello mecánico consiste de dos superficies anulares de rozamiento que están empujándose una contra otra. Una superficie de rozamiento está fija a la parte estática de la máquina, mientras que la otra está fija al rotor y gira junto con este. El fluido a ser sellado penetra entre ambas superficies de rozamiento formado una película de lubricación la cual fluye entre las superficies constantemente. La presión a sellar se reduce linealmente a través de las superficies de rozamiento.

En su forma más simple, un sello mecánico consiste de un anillo fijo sobre el rotor, el cual es empujado contra la carcasa de la máquina (fig. 1).

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Empaquetadura.

Para una empaquetadura (Fig. 2), uno o más anillos son dispuestos dentro de la caja de sellado y comprimidos axialmente con una brida. Un pequeño espacio de forma cilíndrica se forma entre el diámetro interior de los anillos de empaquetadura y el rotor, con lo cual la presión a sellar es reducida a lo largo de este espacio hasta el nivel de la presión atmosférica.

El fluido contenido en la máquina o bien un fluido externo más limpio fluye a través de este espacio lubricando y enfriando las superficies de contacto y fugando en forma líquida o gaseosa a la atmósfera.

Sellos radiales de labio.

Los sellos radiales también forman una restricción axial. Un labio de sellado fabricado de algún elastómero o algún plástico por ejemplo: poli-tetrafluoro-etileno (PTFE) es empujado en dirección radial sobre el rotor mediante un resorte que ejerce tensión.

Los sellos de labio son generalmente aplicados a bajas presiones y, temperaturas y requieren un fluido (generalmente agua o aceite) para lubricarse y enfriarse.

Existen otros tipos de sellos radiales, tales como los laberintos y bujes de restricción.

Sellado hermético con acoplamientos magnéticos.

Una forma muy diferente de sellar un rotor es dividir éste en dos y, entonces emplear magnetos para transmitir la potencia entre ambas mitades. El fluido a sellar es contenido herméticamente dentro de la máquina mediante una carcasa que permite el flujo del campo magnético (Fig. 4). Esta solución se conoce como acoplamiento magnético. Es técnicamente más complicada y requiere chumaceras adicionales para soportar el peso del rotor y de la unidad magnética.

PRINCIPIOS DE SELLOS MECANICOS

SELLOS MECANICOS CON LIQUIDO Y SELLOS MECANICOS LUBRICADOS CON GAS

Como se mencionó, un sello mecánico consiste esencialmente de una restricción axial donde se reduce la presión del fluido a ser sellado (generalmente hasta la presión atmosférica) a través de la separación de sellado.

Se distingue entre sellos mecánicos lubricados con líquido y sellos mecánicos lubricados con gas de acuerdo al estado físico del fluido a ser sellado.

La separación de sellado se establece entre dos superficies anulares de rozamiento, las cuales están alrededor y perpendiculares al rotor las cuales están completamente juntas o bien ligeramente separadas una de otra por la película del fluido líquido o gaseoso a sellar.

ESTRUCTURA BASICA Y FORMA DE OPERACION

Componentes.

La figura 5 muestra un sello mecánico rotatorio sencillo donde se muestran los elementos más importantes de un sello.

La cara y el asiento son los elementos más importantes ya que en ellos están las superficies de rozamiento.

En la ilustración la cara esta fija al rotor y el asiento está fijo a la carcasa del equipo.

Elementos de empuje.

Las caras de rozamiento deben ser empujadas una contra otra en dirección axial. En este ejemplo, la fuerza necesaria es generada por un resorte sencillo tipo cónico.

Otras formas son: un resorte sencillo ondulado o bien varios resortes distribuidos alrededor de una circunferencia (Fig. 6).

Elementos de sellado secundario.

Las uniones entre la cara y el asiento con los elementos de la máquina donde se fijan (rotor o carcasa), deben ser sellados. En el ejemplo mostrado el asiento se fija a la carcasa del equipo y ésta unión se sella mediante un elemento de sellado estático, mientras que la unión entre la cara y el rotor se sella mediante un elemento de sellado dinámico. Este elemento de sellado es “dinámico” porque se mueve axialmente sobre el rotor junto con la cara del sello.

Los elementos de sellado ilustrados son de sección transversal circular, conocidos como “o-rings”.

Adicionalmente a su función de sellado, los elementos de sellado secundario funcionan como elementos de ajuste y centrado. El elemento de sellado de la cara ajusta y centra esta sobre el rotor, mientras que el elemento de sellado del asiento ajusta y centra este en la carcasa del equipo.

Fuerza de cierre

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