Fundamentos de Sellos

Fundamentos de Sellos Mecánicos

Parte 1:Teoría Básica

EJE

Fluido deProceso

Fuga

Atmósfera Pared del Recipiente

Dispositivos de Sellado

Dispositivos de sellado Sellado Estático

Sellado Dinámico

Ejes Reciprocantes

- Sellos Intersticiales

Ejes Rotativos - - Sellos Radiales -Empaquetadura

- Sellos Interfaciales - - Sellos axiales - Sello Mecánico

Dispositivos de sellado

Empaquetaduras

Empaquetaduras.

Sello Mecánico.

Empaquetadura vs. Sello Mecánico

Funciona más como un dispositivo de restricción que como un dispositivo de sellado. Requiere de cierta fuga para evitar la fricción excesiva.

Produce desgaste excesivo en ejes y camisas.

Alto consumo de potencia debido al efecto de fricción.

Pérdida de producto.

Requiere altas cantidades de agua.

Altos costos de mantenimiento en instalación y ajuste.

Daños al equipo debido a la fuga.

Sella con fuga invisible. En aplicaciones críticas la relación 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 años sin falla.

Ahorros monetarios que van desde pequeñas pérdidas de producto hasta cero fugas. Ahorro en consumo de agua y de energía.

Muy poco mantenimiento requerido después de la instalación.

Los sellos ofrecen mayores condiciones de seguridad cuando se trabaja con productos peligrosos o dañinos para la salud.

Eje

Fluido de Proceso

Fuga

Atmósfera Pared delRecipiente

Sello Mecánico

Principio conceptual de un Sello Mecánico

EjeMovimiento

del Eje

Sello Mecánico

Desplazamiento del eje. - Fugas

Desventajas

Movimientodel Eje

Desplazamiento del eje - Desgaste excesivo - Generación de calor

Sello Mecánico

Desventajas

Asiento

Anillo Primario Elemento de sellado secundario

Sello Mecánico

Anillo Fijo de Desgaste ( Asiento) Anillo Móvil de desgaste ( Anillo Primario) Elementos Sellantes Secundarios

Elementos reemplazables en un Sello Mecánico moderno

O-Ring

Eje

Asiento

Anillo Primario

Aro Retenedor

Anillo Anti-Extrusion

O-Ring

DiscoResorte

Retenedor

Prisionero

Sello MecánicoElementos de un Sello Mecánico moderno

Sello Mecánico

1. 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 Metálicos)

Componentes de un Sello Mecánico

Película LubricanteSeparación

Superficie A magnificada

Superficie B magnificada

Calor

La interferencia de sellado.

Película lubricante: Separar las superficies contactantes Prevención de alto grado de contacto Reducir la generación de calor debido a la fricción

No - vaporizante Vaporizante

Paralela Convergente Divergente

Separación entre caras

Forma:

Claridad:

Fluido:

La interferencia de sellado.

El Fluido de trabajo actúa comouna película lubricante entre caras.

BridaCarcasa de la bomba

Fluido de Proceso

Fuga Invisible: Fluido que se evapora al entrar en contacto con la atmósfera.

|Anillo Primario Asiento

Brida

Carcasa de la bomba

Ausencia de fluido

Anillo Primario Asiento

Mala lubricación: caras de contacto corriendo en seco y sobrecalentamiento.

Asiento

Anillo Primario

Generación de calor.

Fricción Esfuerzos Viscosos

Transferencia de calor.

Conducción. Convección.

Inyección

Inyección para Refrigerar.

Remoción de calor Circulación de líquido frío y limpio para refrigerar.

Sello Primario: Circulación

Circulación desde la descarga de la bomba hasta la conexión en la brida. (Plan API 11)

Línea de Circulacióndesde la descarga dela bomba hasta la bridadel sello.

Descarga

Flujo

Succión

Sello Primario: Circulación

Presión Mínima2 Bar / 25 psi

Flujo

Descarga

Succión

Dispositivo de Restricción (Buje)

Circulación desde fuente externa hasta brida del sello. (Plan API 32)

A

Sello Primario: Lavado

Dispositivo de Restricción (Empacaduras)

Entrada de Lavado

Fluido de Proceso

Lavado desde fuente externa hasta la conexión en la brida (Plan API 62)

Características de Diseño

Relación de Balanceo

Caras de Contacto

Dispositivos de Empuje (resortes, fuelles)

Elemento Sellante Secundario

Mecanismo de Arrastre

La relación de balanceo se define como el cociente entre el área de cierre y el área de apertura.

Ac

A o

Relación de Balanceo = Area de Cierre

Area de Apertura



La relación de Balanceo es utilizada para controlar la presión entre caras.

Fuerza de Cierre Fuerza de Apertura



Un Sello No - Balanceado

AAc oFc



AoAc

Un Sello Balanceado



Línea de Balanceoa cero presión.

Relación deBalanceo < 1

Los sellos de fuelle metálico se definen como “inherentemente” balanceados a bajas presiones. La relación de balanceo se incrementa a mayores presiones.



La mayoría de los sellos poseen caras planas. Para conseguir el grado de planitud necesario se recurre a un proceso de LAPEADO.

Sección Transversal Vista Frontal

Anillo Primario

Asiento


Caras de Contacto

Lisas, Paralelas

Lisas, No-Paralelas

Hydropads

Ranuras en Espiral


Caras de Contacto

Lisas, Paralelas

Lisas, No-Paralelas

Hydropads

Ranuras en Espiral

Hidrostática Hidrodinámica

Caras de Contacto


Dispositivos de Empuje Suministra la fuerza inicial de cierre. Su funcionamiento se hace más crítico a bajas

presiones. Cuando se utilizan resortes a altas presiones

disminuye su carácter de elemento crítico.


Dispositivos de Empuje Resorte Helicoidal Múltiples Resortes Helicoidales Fuelle Resorte de Onda


Resorte Helicoidal Espiras con alambre de sección transversal grande más

resistente al ataque por corrosión. Carga No-Uniforme en las caras del sello. Tendencia a dañarse por acción de la fuerza centrífuga. Gran longitud axial.


Múltiples Resortes Helicoidales Carga uniforme en las caras del sello. Un mismo resorte puede usarse en diferentes tamaños de sellos. Se puede aumentar o disminuir la carga. Mejor resistencia a la fuerza centrífuga. Pequeña sección del alambre incrementa la sensibilidad a la corrosión. Se atasca fácilmente con líquidos muy viscosos y con partículas

abrasivas.



Fuelle Comportamiento de Resorte. Sujeto a los mismos modos de falla de un resorte. Fatiga debido a vibración. Constante de resorte lineal en su longitud de operación. No necesita escalón

en el eje o camisa. Actúa como un sello dinámico. Transmite el torque del collar de arrastre a la cara rotativa.

Dispositivos de Empuje

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


Elemento Sellante Secundario Estático Dinámico


El O-ring debemoverse axialmente

Elemento Sellante Secundario Sello de Empuje


O-ring estático

Elemento Sellante Secundario Sello No-Empuje


Empuje No-Empuje

El 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.

Empuje vs. No-Empuje

Empuje

Mono Resorte con O’ring

Sello con Aros en V de Teflón

Empuje

Empuje

Sello con Cuña de Teflón

Empuje

Sello con copa en U

No Empuje

Sello con Fuelle de Teflón

No Empuje

Sello con Fuelle Elastomérico

No Empuje

Sello con Fuelle de Metal Soldado

No Empuje

LAMINA LAMINA SENCILLASENCILLA

DOUBLE-PLYDOUBLE-PLY

Configuración de la Lámina de Fuelle deMetal Soldado

Fuelle de Teflón

FuelleElastomérico

Media Convolución

Fuelle de Metal Soldado

Anillosen V

Copa en U Cuña O Ring

EncapsuladoO Ring

Elemento Sellante Secundario

-400°F

-200°F

0

400°F

600°F

200°F

Buna-N EPDM VitonTM

-54°C /

-65°F

149°C / 300°F121°C /

250°F

-240°C

-129°C

-18°C

204°C

316°C

93°C

AflasTM

204°C / 400°F

204°C / 400°F

-45°C / -50°F-29°C / -20°F

TeflonTM

287°C / 550°F

-212°C / -350°F

-29°C / -20°F

KalrezTM

287°C / 550°F

-40°C / -40°F

Elementos de Sellado SecundarioRangos de Temperatura

Mecanismos de Arrastre

Deben Transmitir Torque

Deben permitir movimiento axial (Anillo Primario)


Dentado

Con aletas yorejas

Resortes

ConPrisioneros

Con retenedor(snap ring)

Fuelle Elastómerico

Con Cuña

Mecanismos de Arrastre

Con Pin

Arreglos

Sencillo Montado Internamente Montado Externamente

Múltiple Cara contra cara Espalda contra espalda Tándem

Sello Montado

Internamente

Sello Montado

Externamente

Arreglos

Arreglos

Sello en Arreglo Cara contra Cara(Face to Face)

Arreglos

Sello en Arreglo Espalda con Espalda(Back to Back)

Arreglos

Sello en Arreglo Tándem

Fundamentos de SellosMecánicos

Parte 2

Instalación de Sellos

La Bomba

El Desensamble de la Bomba

Parámetros a Inspeccionar

Concentricidad del Eje (Shaft Runout) Verificar que el eje no tenga zonas donde haya

sufrido flexión. Verificar excentricidad del eje con respecto a la

carcaza. Juego Radial

Verificar el estado de los rodamientos.

Concentricidad de la camisa Verificar el ajuste de la camisa Verificar ovalamiento de la camisa

NOTA: Si la camisa ajusta con el impulsor, éste debe estar posicionado correctamente y ajustado.


Movimiento axial del eje Verificar el juego axial de los rodamientos Empujar el eje hacia adelante y hacia atrás, sin

utilizar excesiva fuerza !!


Las caras de la caja deben ser paralelas

Perpendicularidad de la cara de la caja La perpendicularidad de la cara de la caja debe estar dentro de

una medida del indicador de no más de 0.002" Valores superiores al arriba indicado, causará movimientos

irregulares de las caras de contacto y reducirá la vida útil del sello.


Instalación de un sello No-cartucho

Camisa

Brida

Cabezal de Sello Asiento

Posicionar la camisa en el eje


Ajustar la tapa de la carcaza de la bomba


Instalar y ajustar el impulsor Verificar la claridad el impulsor con la tapa

de la carcaza luego de ajustados


Hacer una marca en la camisa que coincida con la cara de la cavidad de sellado

Esta es la línea de referencia para instalar el sello mecánico


Desarmar la bomba nuevamente Verificar la marca realizada sobre la camisa


Verificar la Referencia de Instalación en el Plano.


(INSTL. REF.)

TO N.O.

COUNTER-CLOCKWISESHAFT ROTATION

(TYP.)

63

63

.625

1.687

1.093

.687

1.750

.937

3.000

4.000 D.+.002-.000C'BORE

3.750 D.SEAL O.D.

3.875 D.+.002-.000BORE1.875 D.

+.000-.002SHAFT

2.874 D.P.001SLEEVE

2.062

.531

2.375 D.+.000-.002SHAFT

2.355 D.+.000-.002SHAFT

6.953

5.968

.218

1.765

14

13

21

3

8

9

4

7

6

5

10

12

11

2.031

.125

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435

63

STP OR DOW CORNING #4 GREASE..002

HOU 61 D

DATA SHEET DATED 4-11-94BY SAM ELLEDGEJ.C. DWG.: CF-SP-10082PROJ: 94-433

H-SP-25421-2

H-SP-25421-211 X

XMATING RINGO-RING

CHEMLON316 S.S.

316 S.S.

316 S.S.VITON OR EQ.CARBON

0672

1125 2005 000 0550A8 2875 024 7500

316 S.S.316 S.S.

PRIMARY RINGO-RINGRETAINERSPRINGDISCSNAP RINGANTI-X-RINGSET SCREW

111121113 X

X

X

XXA8 2875 017 7250

0000 233 9549A9 2875 018 0550

A9 2875 014 0550A9 2875 043 0550

GLAND ASS'Y.O-RING

316 S.S./BRONZEVITON OR EQ.

SLEEVEH 2875 495 0550

H 2625 438 78310000 243 9549

VITON OR EQ.TUNG. CARBIDED 2625 280 9205

0000 237 9549

11 X

A8-2875-039

BINGHAM

X

CAD 4X6X16H

32733-1 10P4/4A

A082 X P15 1 O15 1

B S T F M

BUTANE

3560 RPM

137D F

180 PSIG

371 PSIG

0.490

ALS 041194 1.25:1

2.875 D.8B1

PHILLIPS 66

PHILLIPS 66

SWEENY,TX

H.R.

SERVICE: BUTANE TRANSFER

MWL

316 S.S. 1GASKETD 1876 534 7510 G.F. CHEMLON 1 X

GLAND END VIEWSCALE: .375":1"

Longitud Operación del sello

Ref. Instalación


Hacer segunda marca en la camisa con la dimensión obtenida en el plano de instalación para posicionar el sello mecánico


Posicionar el sello mecánico a partir de la segunda línea de referencia, ajustar los prisioneros sin sobreapretar. El ajustarlos con demasiada fuerza puede deformar la camisa.


lnstalar la brida con el asiento ya ensamblado


Instalar la camisa en el eje Levantar la brida con el asiento en el momento en

que está instalando la camisa Ajustar el cuñero, los prisioneros o cualquier

mecanismo de arrastre Ajustar prisioneros del retenedor


Instalar la tapa de la carcaza en la caja de rodamientos

Tenga cuidado de no golpear el sello Ajustar las piezas cuidadosamente


Instalar el impulsor en el eje con nueva empacadura (Si se requiere). Ajustar el impulsor.


Posicionar la brida del sello en su lugar y apretar los pernos Verificar la perpendicularidad de la brida respecto al eje. Verificar con galgas la separación entre brida y la tapa de la

carcaza midiendo en tres puntos diferentes


Instalar la carcasa de la bomba y ajustarla Verificar la perpendicularidad y paralelismo de la

carcaza de la bomba una vez instalada


Instalación de un Sello Cartucho

Camisa Cabezal de Sello Asiento Collar de Arrastre

Brida

Desarmar la bomba

Sello


Verificar el Plano de Instalación


MIN. N.O.

TYP.

TYP.INSTL. REF.

CARTRIDGE LENGTH

SEE NOTE: 13

SEE NOTE: 14

63

63

32 16

MIN.

2.625 .562

4.812

2.625

2.750

1.875

1.250

.625

1.062

.125

2.187

3.000

4.001 +.001 -.000 C'BORE

3.940 D. BORE

3.250 D. SEAL O.D.

2.375 D. P.002 SLEEVE

1.937 D. P.002 SHAFT

1238947651211

15

17

16

13

1410

.250

123456789

1011121314151617181920212223242526272829303132333435

MATING RINGO-RINGPRIMARY RINGO-RINGRETAINERSPRINGDISCSNAP RINGANTI-X-RINGSET SCREWSLEEVEO-RINGGLAND ASS'Y.O-RINGSPACERCOLLARSET SCREW

0000 232A8 2375 0280000 229C9 2375 020

A9 2375 014A9 2375 066A8 2375 1051125 2005 000

0000 226F 2127 2390000 243D 2126 909D 1937 3891731 2408 000

11111121131111116 X

XX

X

X

XXXX

A8-2375-134

INGERSOLL-RAND

X

14KKH 2 STG.

AO82

2.375 D.8B1-O CARTRIDGE

FRW 040694

HOU. 61 D H-SP-28378

DATA SHT. DTD.:BY:PROJ. NO.: 94-385REF. DWG.: H-SP-16536-1JOB NO.:

ADDITIONAL NOTES:

13. SPACER (ITEM #15) IS ONLY FOR THE PURPOSE OF PROPERLY LOCATING SEAL. AFTER GLAND PLATE, BEARING, SHAFT AND SEAL ARE LOCKED IN PLACE, SPACER MUST BE REMOVED BEFORE STARTING UNIT.

14. TO AVOID MOVEMENT OF SLEEVE IN RELATION TO SHAFT, SPOT FACE SHAFT UNDER TWO SET SCREWS MINIMUM 180D APART.

15. GLAND MUST BE IN CONTACT WITH HOUSING. DO NOT OVERSTRESS.

63

.002

1.5:1

H-SP-28378

H 2375 643X

D 2126 023 (TUNGSTEN CARBIDE)D 2125 203 (CERAMIC)

0074 (18-8 S.S.)4466 (MONEL)

R.E. MWL

GLAND END VIEW

SCALE: 3/8:1

Sello

Instalar la camisa de la bomba si es requerido, normalmente las camisas tipo gancho (hook) no se utilizan en estos casos


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.


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


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.


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).


Apretar los prisioneros del collar de arrastre del cartucho al eje o camisa de la bomba.

Remover los espaciadores del cartucho.


Instalar la carcaza de la bomba con su empacadura. Ajustar los pernos. Hacer una prueba de detección de fugas.


Normas utilizadas para Planes de Inyección y Lavado

API 610

API 682

ANSI

Plan 01

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

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

Plan 02

Plan 11

Plan API 11: Circulación desde la descarga de la bomba hasta la conexión en la brida pasando a través de una placa orificio.

Plan 12

Plan API 12: Circulación desde la descarga de la bomba hasta la conexión en la brida pasando a través de un filtro y una placa orificio.

A la succión de la bomba

Plan 13

Plan API 13: Circulación desde la caja de sellado a través de una placa orificio, hasta la succión de la bomba.

FI Q/DFO

A la succión

Desde la descarga

Plan 14

Plan API 14: Circulación desde la descarga de la bomba hasta la conexión interna de la caja pasando a través de una placa orificio. Al mismo tiempo que circula el producto desde la caja de sellado hasta la succión de la bomba.

Plan 21

Plan API 21: Circulación desde la descarga de la bomba hasta la conexión en la brida pasando a través de una placa orificio y un intercambiador de calor.

Plan 22

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

Plan 23

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

TI

FI Q/DFO

A la succión

Desde la descarga

Plan 24

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

Plan 31

Plan API 31: Circulación desde la descarga de la bomba pasando a través de un separador ciclónico hasta la conexión en la brida. El fluido con sólidos es devuelto a la succión de la bomba.

Por el vendedor

Por el comprador

Plan 32

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

Plan 41

Plan API 41: Circulación desde la descarga de la bomba hasta la conexión en la brida pasando a través de un separador ciclónico y un intercambiador de calor.

Plan 51

Plan API 51: Columna estática de líquido anti-congelante a través de la conexión en la brida.

Cuando se especifique

PS PI

FI

Venteo

Abierto (normalmente)

QI

QO

Reservorio

Plan 52

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

Cuando se especifique

PS PI

FI

Fuente Externa Presurizada

Abierto (normalmente)

QI

QO

Reservorio

Plan 53

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

Plan 54

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

BO

BI

Plan 61

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

Plan 62

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

Desde fuente externa presurizada

Rotámetro

Filtro

FSPI

PS

Desde fuente externa presurizada

Opcional

Opcional

Al sello

Sello de Gas (Plan no numerado )

Regulador

Fundamentos de Sellos

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