Fundamentos de Sellos Mecnicos

Parte 1:Teora Bsica

Dispositivos de SelladoEJEFluido deProcesoFugaAtmsferaPared del Recipiente

Dispositivos de sellado Dispositivos de sellado Sellado Esttico

Sellado Dinmico

Ejes Reciprocantes

- Sellos Intersticiales Ejes Rotativos - - Sellos Radiales -Empaquetadura - Sellos Interfaciales - - Sellos axiales - Sello Mecnico

Empaquetaduras

Empaquetaduras.

Sello Mecnico.

Empaquetadura vs. Sello MecnicoFunciona ms como un dispositivo de restriccin que como un dispositivo de sellado. Requiere de cierta fuga para evitar la friccin excesiva. Produce desgaste excesivo en ejes y camisas. Alto consumo de potencia debido al efecto de friccin.Prdida de producto.Requiere altas cantidades de agua.Altos costos de mantenimiento en instalacin y ajuste.Daos al equipo debido a la fuga.Sella con fuga invisible. En aplicaciones crticas la relacin de fuga entre una empacadura y un sello es de 1 a 100 o mejor. Se sabe de sellos que han trabajado de 8 a 10 aos sin falla.Ahorros monetarios que van desde pequeas prdidas de producto hasta cero fugas. Ahorro en consumo de agua y de energa.Muy poco mantenimiento requerido despus de la instalacin.Los sellos ofrecen mayores condiciones de seguridad cuando se trabaja con productos peligrosos o dainos para la salud.

Sello MecnicoEjeFluido de ProcesoFuga Atmsfera Pared delRecipiente Principio conceptual de un Sello Mecnico

Sello Mecnico Desplazamiento del eje. - Fugas EjeMovimientodel EjeDesventajas

Sello Mecnico Desplazamiento del eje - Desgaste excesivo - Generacin de calorMovimientodel EjeDesventajas

Sello Mecnico Anillo Fijo de Desgaste ( Asiento)Anillo Mvil de desgaste ( Anillo Primario)Elementos Sellantes SecundariosAsientoAnillo PrimarioElemento de sellado secundarioElementos reemplazables en un Sello Mecnico moderno

Sello MecnicoO-RingEjeAsientoAnillo PrimarioAro RetenedorAnillo Anti-ExtrusionO-RingDiscoResorteRetenedorPrisioneroElementos de un Sello Mecnico moderno

Sello Mecnico1.Un elemento de sellado primario desgastable y estacionario. (Asiento)2. Un elemento de sellado primario desgastable y rotativo.(Anillo Primario)3. Elementos de sellado secundario.4. Uno o varios elementos de empuje para mantener los elementos de sellado primario 1 y 2 en contacto permanente uno contra el otro. (Resortes)5. Componentes auxiliares para transmitir el movimiento. (Componentes Metlicos)Componentes de un Sello Mecnico

La interferencia de sellado.Pelcula lubricante:Separar las superficies contactantesPrevencin de alto grado de contactoReducir la generacin de calor debido a la friccin Pelcula LubricanteSeparacinSuperficie A magnificadaSuperficie B magnificadaCalor

La interferencia de sellado.No - vaporizante Vaporizante Paralela Convergente Divergente Separacin entre carasForma: Claridad:Fluido:

El Fluido de trabajo acta comouna pelcula lubricante entre caras.BridaCarcasa de la bombaFluido de ProcesoFuga Invisible: Fluido que se evapora al entrar en contacto con la atmsfera. |Anillo PrimarioAsiento

Mala lubricacin: caras de contacto corriendo en seco y sobrecalentamiento. BridaCarcasa de la bombaAusencia de fluidoAnillo PrimarioAsiento

Generacin de calor.FriccinEsfuerzos Viscosos AsientoAnillo Primario

Transferencia de calor.Conduccin. Conveccin.

Inyeccin para Refrigerar.Remocin de calorCirculacin de lquido fro y limpio para refrigerar.Inyeccin

Sello Primario: Circulacin Circulacin desde la descarga de la bomba hasta la conexin en la brida. (Plan API 11)Lnea de Circulacindesde la descarga dela bomba hasta la bridadel sello.DescargaFlujoSuccin

Sello Primario: CirculacinPresin Mnima2 Bar / 25 psi FlujoDescargaSuccinDispositivo de Restriccin (Buje) Circulacin desde fuente externa hasta brida del sello. (Plan API 32)A

Sello Primario: LavadoDispositivo de Restriccin (Empacaduras)Entrada de LavadoFluido de ProcesoLavado desde fuente externa hasta la conexin en la brida (Plan API 62)

Caractersticas de DiseoRelacin de BalanceoCaras de ContactoDispositivos de Empuje (resortes, fuelles)Elemento Sellante SecundarioMecanismo de Arrastre

Caractersticas de DiseoRelacin de BalanceoLa relacin de balanceo se define como el cociente entre el rea de cierre y el rea de apertura.Relacin de Balanceo = Area de CierreArea de Apertura

Caractersticas de DiseoRelacin de BalanceoLa relacin de Balanceo es utilizada para controlar la presin entre caras.Fuerza de CierreFuerza de Apertura

Caractersticas de DiseoRelacin de BalanceoUn Sello No - Balanceado

Caractersticas de DiseoRelacin de BalanceoUn Sello Balanceado

Caractersticas de DiseoRelacin de BalanceoLnea de Balanceoa cero presin.Relacin deBalanceo < 1Los sellos de fuelle metlico se definen como inherentemente balanceados a bajas presiones. La relacin de balanceo se incrementa a mayores presiones.

Caractersticas de DiseoCaras de ContactoLa mayora de los sellos poseen caras planas. Para conseguir el grado de planitud necesario se recurre a un proceso de LAPEADO.Seccin Transversal Vista FrontalAnillo PrimarioAsiento

Caractersticas de DiseoCaras de ContactoLisas, ParalelasLisas, No-ParalelasHydropadsRanuras en Espiral

Caractersticas de DiseoCaras de ContactoLisas, ParalelasLisas, No-ParalelasHydropadsRanuras en EspiralHidrostticaHidrodinmica

Caractersticas de DiseoDispositivos de EmpujeSuministra la fuerza inicial de cierre.Su funcionamiento se hace ms crtico a bajas presiones.Cuando se utilizan resortes a altas presiones disminuye su carcter de elemento crtico.

Caractersticas de DiseoDispositivos de EmpujeResorte HelicoidalMltiples Resortes HelicoidalesFuelleResorte de Onda

Caractersticas de DiseoResorte HelicoidalEspiras con alambre de seccin transversal grande ms resistente al ataque por corrosin.Carga No-Uniforme en las caras del sello.Tendencia a daarse por accin de la fuerza centrfuga.Gran longitud axial.

Caractersticas de DiseoMltiples Resortes HelicoidalesCarga uniforme en las caras del sello.Un mismo resorte puede usarse en diferentes tamaos de sellos.Se puede aumentar o disminuir la carga.Mejor resistencia a la fuerza centrfuga.Pequea seccin del alambre incrementa la sensibilidad a la corrosin.Se atasca fcilmente con lquidos muy viscosos y con partculas abrasivas.

Caractersticas de DiseoFuelleComportamiento de Resorte.Sujeto a los mismos modos de falla de un resorte.Fatiga debido a vibracin.Constante de resorte lineal en su longitud de operacin. No necesita escaln en el eje o camisa.Acta como un sello dinmico.Transmite el torque del collar de arrastre a la cara rotativa.

Caractersticas de DiseoDispositivos de Empuje

Se utilizan Sellos con dispositivos de empuje estacionarios para aplicaciones a altas velocidades. (Mayores de 5000 ft/min)

Caractersticas de DiseoElemento Sellante SecundarioEstticoDinmico

Caractersticas de DiseoElemento Sellante SecundarioSello de EmpujeEl O-ring debemoverse axialmente

Caractersticas de DiseoElemento Sellante SecundarioSello No-EmpujeO-ring esttico

Empuje vs. No-Empuje EmpujeNo-EmpujeEl O-ring como sellante secundario debe deslizarse sobre el eje o camisa tanto como se desgasten las caras de contacto.

El fuelle como sellante secundario debe expanderse para compensar el desgaste de las caras de contacto.vs.

EmpujeMono Resorte con Oring

Sello con Aros en V de TeflnEmpuje

Empuje Sello con Cua de Tefln

Empuje Sello con copa en U

No EmpujeSello con Fuelle de Tefln

No EmpujeSello con Fuelle Elastomrico

No EmpujeSello con Fuelle de Metal Soldado

No EmpujeLAMINA SENCILLADOUBLE-PLYConfiguracin de la Lmina de Fuelle deMetal Soldado

Elemento Sellante Secundario

Fuelle de Tefln FuelleElastomricoMedia ConvolucinFuelle de Metal SoldadoAnillosen VCopa en UCua O RingEncapsuladoO Ring

Elementos de Sellado SecundarioRangos de TemperaturaBuna-NEPDMVitonTM-54C / -65F149C / 300F121C / 250F-240C-129C-18C204C316C93CAflasTM204C / 400F204C / 400F-45C / -50F-29C / -20FTeflonTM287C / 550F-212C / -350F-29C / -20FKalrezTM287C / 550F-40C / -40F

Caractersticas de DiseoMecanismos de Arrastre

Deben Transmitir Torque

Deben permitir movimiento axial (Anillo Primario)

Mecanismos de Arrastre DentadoCon aletas yorejasResortesConPrisionerosCon retenedor(snap ring)Fuelle Elastmerico Con CuaCon Pin

ArreglosSencilloMontado InternamenteMontado Externamente

MltipleCara contra caraEspalda contra espaldaTndem

Sello MontadoInternamenteSello MontadoExternamenteArreglos

ArreglosSello en Arreglo Cara contra Cara(Face to Face)

ArreglosSello en Arreglo Espalda con Espalda(Back to Back)

ArreglosSello en Arreglo Tndem

Fundamentos de SellosMecnicosParte 2Instalacin de Sellos

La Bomba

El Desensamble de la Bomba

Parmetros a InspeccionarConcentricidad del Eje (Shaft Runout)Verificar que el eje no tenga zonas donde haya sufrido flexin.Verificar excentricidad del eje con respecto a la carcaza.Juego RadialVerificar el estado de los rodamientos.

Parmetros a InspeccionarConcentricidad de la camisaVerificar el ajuste de la camisaVerificar ovalamiento de la camisaNOTA: Si la camisa ajusta con el impulsor, ste debe estar posicionado correctamente y ajustado.

Parmetros a InspeccionarMovimiento axial del ejeVerificar el juego axial de los rodamientosEmpujar el eje hacia adelante y hacia atrs, sin utilizar excesiva fuerza !!

Parmetros a InspeccionarPerpendicularidad de la cara de la cajaLa perpendicularidad de la cara de la caja debe estar dentro de una medida del indicador de no ms de 0.002"Valores superiores al arriba indicado, causar movimientos irregulares de las caras de contacto y reducir la vida til del sello.

Instalacin de un sello No-cartuchoCamisaBridaCabezal de SelloAsiento

Instalacin de un sello No-cartucho

Instalacin de un sello No-cartuchoPosicionar la camisa en el eje

Instalacin de un sello No-cartuchoAjustar la tapa de la carcaza de la bomba

Instalacin de un sello No-cartuchoInstalar y ajustar el impulsorVerificar la claridad el impulsor con la tapa de la carcaza luego de ajustados

Instalacin de un sello No-cartuchoHacer una marca en la camisa que coincida con la cara de la cavidad de selladoEsta es la lnea de referencia para instalar el sello mecnico

Instalacin de un sello No-cartuchoDesarmar la bomba nuevamenteVerificar la marca realizada sobre la camisa

Instalacin de un sello No-cartuchoVerificar la Referencia de Instalacin en el Plano.

Instalacin de un sello No-cartuchoLongitud Operacin del selloRef. Instalacin

Instalacin de un sello No-cartuchoHacer segunda marca en la camisa con la dimensin obtenida en el plano de instalacin para posicionar el sello mecnico

Instalacin de un sello No-cartuchoPosicionar el sello mecnico a partir de la segunda lnea de referencia, ajustar los prisioneros sin sobreapretar. El ajustarlos con demasiada fuerza puede deformar la camisa.

Instalacin de un sello No-cartucholnstalar la brida con el asiento ya ensamblado

Instalacin de un sello No-cartuchoInstalar la camisa en el ejeLevantar la brida con el asiento en el momento en que est instalando la camisaAjustar el cuero, los prisioneros o cualquier mecanismo de arrastreAjustar prisioneros del retenedor

Instalacin de un sello No-cartuchoInstalar la tapa de la carcaza en la caja de rodamientosTenga cuidado de no golpear el selloAjustar las piezas cuidadosamente

Instalacin de un sello No-cartuchoInstalar el impulsor en el eje con nueva empacadura (Si se requiere). Ajustar el impulsor.

Instalacin de un sello No-cartuchoPosicionar la brida del sello en su lugar y apretar los pernosVerificar la perpendicularidad de la brida respecto al eje.Verificar con galgas la separacin entre brida y la tapa de la carcaza midiendo en tres puntos diferentes

Instalacin de un sello No-cartuchoInstalar la carcasa de la bomba y ajustarla Verificar la perpendicularidad y paralelismo de la carcaza de la bomba una vez instalada

Instalacin de un Sello Cartucho CamisaCabezal de SelloAsientoCollar de ArrastreBrida

Instalacin de un Sello Cartucho Desarmar la bombaSello

Instalacin de un Sello Cartucho Verificar el Plano de Instalacin

Instalacin de un Sello Cartucho Instalar la camisa de la bomba si es requerido, normalmente las camisas tipo gancho (hook) no se utilizan en estos casosSello

Instalacin de un Sello Cartucho Instalar el cartucho de sello en el eje o la camisa de la bomba. No apriete los prisioneros del Collar de Arrastre en este momento.

Instalacin de un Sello Cartucho Verificar el elemento sellante de la Brida. Tenga cuidado de no golpear el sello con la caja de estoperos. Posicione la Brida.

Instalacin de un Sello Cartucho Ajustar los pernos de la brida con la tapa de la carcaza de la bomba en forma cruzada.Verificar la perpendicularidad de la brida respecto al eje de la bomba.

Instalacin de un Sello Cartucho Instalar el impulsor y ajustarlo.Realizar cualquier ajuste requerido en los cojinetes para mantener la claridad entre el impulsor y la tapa de la carcaza ( solo en bombas ANSI).

Instalacin de un Sello Cartucho Apretar los prisioneros del collar de arrastre del cartucho al eje o camisa de la bomba.Remover los espaciadores del cartucho.

Instalacin de un Sello Cartucho Instalar la carcaza de la bomba con su empacadura. Ajustar los pernos.Hacer una prueba de deteccin de fugas.

Normas utilizadas para Planes de Inyeccin y LavadoAPI 610API 682ANSI

Plan 01Plan API 01: Recirculacin interna desde la descarga de la bomba hasta la caja del sello.

Plan 02Plan API 02: Conexin de circulacin taponada, uso de Chaqueta de enfriamiento en la brida del sello y la caja de estopas opcionalmente.

Plan 11Plan API 11: Circulacin desde la descarga de la bomba hasta la conexin en la brida pasando a travs de una placa orificio.

Plan 12Plan API 12: Circulacin desde la descarga de la bomba hasta la conexin en la brida pasando a travs de un filtro y una placa orificio.

Plan 13Plan API 13: Circulacin desde la caja de sellado a travs de una placa orificio, hasta la succin de la bomba.

Plan 14Plan API 14: Circulacin desde la descarga de la bomba hasta la conexin interna de la caja pasando a travs de una placa orificio. Al mismo tiempo que circula el producto desde la caja de sellado hasta la succin de la bomba.

Plan 21Plan API 21: Circulacin desde la descarga de la bomba hasta la conexin en la brida pasando a travs de una placa orificio y un intercambiador de calor.

Plan 22Plan API 22: Circulacin desde la descarga de la bomba hasta la conexin en la brida pasando a travs de un filtro, una placa orificio y un intercambiador de calor.

Plan 23Plan API 23: Circulacin forzada por un anillo de bombeo desde la caja de sellado pasando por un intercambiador de calor retornando a la caja del sello.

Plan 24Plan API 24: Circulacin desde la descarga de la bomba pasando por una placa orificio y un intercambiador de calor hasta la conexin en la brida para luego salir desde la caja de sellado hasta la succin de la bomba.

Plan 31Plan API 31: Circulacin desde la descarga de la bomba pasando a travs de un separador ciclnico hasta la conexin en la brida. El fluido con slidos es devuelto a la succin de la bomba.

Plan 32Plan API 32: Inyeccin desde fuente externa de fluido limpio y compatible con el producto bombeado a una presin de 30psi (2Bar) sobre la presin de la caja de sellado.

Plan 41Plan API 41: Circulacin desde la descarga de la bomba hasta la conexin en la brida pasando a travs de un separador ciclnico y un intercambiador de calor.

Plan 51Plan API 51: Columna esttica de lquido anti-congelante a travs de la conexin en la brida.

Plan 52Plan API 52: Circulacin forzada por un anillo de bombeo, de lquido de barrera contenido en un reservorio no presurizado.

Plan 53Plan API 53: Circulacin forzada por un anillo de bombeo, de lquido de barrera contenido en un reservorio presurizado.

Plan 54Plan API 54: Inyeccin desde fuente externa de liquido de barrera presurizado.

Plan 61Plan API 61: Conexiones de venteo y drenaje taponadas para ser utilizadas cuando el cliente lo requiera.

Plan 62Plan API 62: Conexiones de lavado y drenaje, para efectuar lavado con un fluido externo (vapor, agua, etc).

Sello de Gas (Plan no numerado )RotmetroFiltroFSPIPSDesde fuente externa presurizadaOpcionalOpcionalAl selloRegulador