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