Todo lo que necesita saber sobre sellos mecánicos

¿Qué es un sello mecánico?

Un sello mecánico, también conocido como sello de cara, es un dispositivo utilizado para evitar la fuga de fluidos. Consiste en al menos un par de caras finales perpendiculares al eje de rotación. Estas caras permanecen en contacto y se deslizan una respecto a la otra bajo la acción de la presión del fluido, la fuerza elástica (o magnética) del mecanismo de compensación y la cooperación de los sellos auxiliares.

Los sellos mecánicos son un tipo de sello de eje utilizados en maquinaria rotativa, como bombas centrífugas, centrífugas, reactores y compresores. Debido a sus ventajas de mínima fuga y larga vida útil, los sellos mecánicos constituyen el método de sellado más importante en estos dispositivos en todo el mundo.

Tipos de sellos mecánicos

Los sellos mecánicos se clasifican en varios tipos según diferentes criterios:

1. Según el movimiento:
   • Rotativo
   • Estático
2. Según los resortes:
   • Resorte único
   • Múltiples resortes
   • Resorte ondulado
3. Según el equilibrio:
   • Equilibrado
   • No equilibrado
4. Según las caras:
   • Cara simple
   • Doble cara
5. Según los elementos de compensación:
   • Sellos mecánicos con resorte
   • Sellos mecánicos con fuelle

Sellos mecánicos con resorte:

• Tipo de resorte único: Contiene solo un resorte. Se utiliza para cargas ligeras y diámetros pequeños de eje.
• Tipo de múltiples resortes: Contiene varios resortes. Se utiliza para diámetros mayores de eje. Ofrece una distribución uniforme de la fuerza del resorte sobre la superficie de sellado, aunque es susceptible a la corrosión.
• Tipo de resorte ondulado: Posee una dimensión axial más corta en comparación con resortes grandes, ahorrando espacio.

Sellos mecánicos con fuelle:

• Ventajas:
  1. Estructura simple, fácil instalación, gran adaptabilidad y anillo estático flotante.
  2. Mejor prevención contra la evacuación.
  3. Fácil reemplazo y reparación del anillo giratorio.
  4. Estructura compacta, gran resistencia a terremotos, fuerza de apoyo uniforme y buena estabilidad.
  5. Conexión brida entre el anillo giratorio y el anillo estacionario, reduciendo puntos dinámicos de fuga.
• Tipos:
  • Fuelle metálico: Utilizado en entornos de baja y alta temperatura.
  • Fuelle de caucho: Utilizado como sello auxiliar en sellos mecánicos de baja carga, lo que los hace adecuados para la mayoría de los sellos mecánicos ligeros. Los sellos con fuelle de caucho son convenientes para la producción eficiente en líneas de ensamblaje, ofreciendo un buen efecto de sellado a menor costo, y están reemplazando gradualmente los empaques blandos en bombas centrífugas civiles.

Importancia de los sellos mecánicos

Aunque la tecnología de sellado no es una tecnología líder, sí es decisiva. Un sello mecánico, a pesar de su pequeño tamaño, puede determinar la seguridad, fiabilidad y durabilidad de la maquinaria y equipos. En plantas petroquímicas, una fuga en el sello de eje de una bomba o reactor puede provocar consecuencias graves, incluyendo interrupción del trabajo, incendios, explosiones, paradas de equipo y lesiones personales.

En el mantenimiento diario de equipos como bombas y reactores, la carga de trabajo relacionada con los sellos mecánicos es significativa. Con los avances en la tecnología de sellos mecánicos, su papel en el mantenimiento de bombas seguirá creciendo.

Composición de un sello mecánico

Un sello mecánico consta de los siguientes componentes:

1. Elementos principales de sellado

• Anillo giratorio: Gira con el eje y se adhiere estrechamente al anillo estacionario para formar una superficie de sellado que evita la fuga del medio. Generalmente está fabricado con materiales resistentes al desgaste, como carburo de silicio y metal duro.
• Anillo estacionario: Fijado en la cavidad de sellado y permanece relativamente inmóvil respecto al anillo giratorio. También utiliza materiales resistentes al desgaste y a la corrosión, y coopera con el anillo giratorio para lograr la función de sellado.

1. Elementos auxiliares de sellado

Anillo de sellado: Incluye el anillo de sellado del anillo giratorio y el anillo de sellado del anillo estacionario. El anillo de sellado giratorio evita principalmente fugas entre el anillo giratorio y el eje, y el anillo de sellado estacionario evita fugas entre el anillo estacionario y la cavidad de sellado. Generalmente está fabricado con materiales elásticos como caucho y politetrafluoroetileno (PTFE).

1. Elementos elásticos

Resorte: Proporciona fuerza axial para que el anillo giratorio y el anillo estacionario se ajusten firmemente. La fuerza elástica del resorte debe ser moderada. Si es demasiado pequeña, provocará un sellado deficiente; si es demasiado grande, aumentará la fricción y el desgaste. Además, existen otras formas de elementos elásticos, como los fuelles.

1. Componentes de transmisión

Pasadores de transmisión, asientos de transmisión, etc.: Se utilizan para transmitir la rotación del eje al anillo giratorio y hacer que este gire con el eje. Los componentes de transmisión deben garantizar la rotación sincrónica del anillo giratorio y el eje, sin afectar al mismo tiempo el rendimiento del sellado.

Materiales estándar para sellos mecánicos

Las caras de sellado se caracterizan por su resistencia al desgaste y a la corrosión. Los materiales comunes utilizados para las caras de sellado incluyen:

Los materiales comunes que constituyen las caras de sellado incluyen principalmente los siguientes:

1. Carburo de silicio (SiC): Posee dureza extremadamente alta, resistencia al desgaste y a la corrosión, y puede mantener un buen rendimiento de sellado en condiciones severas como alta temperatura, alta presión y rotación a alta velocidad. Tiene buena conductividad térmica, lo que ayuda a disipar el calor y reducir la deformación térmica de la cara de sellado.
2. Carburo de tungsteno (WC): Posee alta dureza, alta resistencia y excelente resistencia al desgaste. Puede soportar grandes cargas y desgaste, siendo adecuado para aplicaciones de sellado con alta carga y alto desgaste.
3. Grafito: Posee buena capacidad autolubricante y puede funcionar eficazmente en condiciones de fricción en seco o con poca lubricación. Tiene buena conductividad térmica y resistencia a la corrosión, y puede adaptarse a ciertos cambios de temperatura.
4. Cerámica: Como la alúmina cerámica, posee alta estabilidad química, resistencia a altas temperaturas y buena propiedad aislante. Su superficie lisa favorece la reducción de la fricción y el desgaste.
5. Metal duro: Posee buenas propiedades generales, incluyendo alta resistencia, alta dureza y buena resistencia a la corrosión, y puede operar de forma estable durante mucho tiempo en condiciones de trabajo severas.

Cada material tiene sus ventajas únicas. Al elegir, es necesario considerar de forma integral factores como presión, temperatura, medio y velocidad de rotación según las condiciones específicas de trabajo del sellado, para garantizar la fiabilidad y durabilidad de las caras de sellado.

JUNTY puede proporcionar todo tipo de anillos de sellado estándar y personalizados. Los materiales de sellado auxiliares incluyen diversos tipos de caucho, como NBR, EPDM, HNBR, FKM, CR, FFKM y PTFE. El material apropiado debe seleccionarse según las condiciones de trabajo. Los resortes siempre están hechos de acero inoxidable, incluyendo AISI304, AISI316, aleación Hastelloy, PH17-7 y AM350.

El grupo de empresas JUNTY tiene su sede en Chicago, Illinois. Hemos estado proporcionando productos de sellado, piezas resistentes al desgaste y componentes a las industrias de control de fluidos y gases en todo el mundo durante más de veinte años. Contamos con un equipo profesional y dedicado con un profundo conocimiento de las necesidades de nuestra industria y del negocio de fabricación de equipos rotativos. Trabajamos estrechamente con nuestros clientes en todos los aspectos de sus requisitos de abastecimiento gracias a nuestras diversas capacidades de ingeniería, desde el diseño inicial hasta las pruebas de prototipos y la fabricación en masa. Actualmente estamos creciendo para satisfacer la demanda global de nuestros clientes en cuanto a calidad, ingeniería y selección de materiales. La asociación mutuamente beneficiosa y a largo plazo con nuestros socios comerciales siempre ha sido nuestro objetivo.