Sello mecnicoEsencialmente el sello mecnico consiste de dos superficies anulares de rozamiento que estn empujndose una contra otra. Una superficie de rozamiento esta fija a la parte esttica de la maquina, mientras que la otra esta fija al rotor y gira junto con este. El fluido a ser sellado penetra entre ambas superficies de rozamiento formando una pelcula de lubricacin la cual fluye entre las superficies constantemente. La presin a sellar se reduce linealmente a travs de las superficies de rozamiento.
Es el elemento utilizado para evitar las fugas de fluidos / gases en el punto en el cual el eje pasa del extremo hmedo al seco atmosfrico. Lossellos mecnicos se utilizan enbombas, compresores y otros tipos de equipos rotantes.
Materiales que se usan para la fabricacin de los Sellos Mecnicos
Lossellos mecnicospueden ser fabricados con diversos materiales. A lo que hace las partes metlicas de un sello, comnmente se los fabrican en acero inoxidable. En sellos de menor manufactura, podemos encontrar fundicin. Tambin se utilizan aleaciones exticas tales como A276, A20, etc.Por otra parte tenemos los materiales de las pistas o caras. stos pueden ser de carbn, acero inoxidable, bronce, carburo de silicio, carburo de tungsteno, cermica, etc. Por ltimo se deben considerar los materiales de las juntas y Orings: Etileno Propileno, Nitrilo, Buna, Viton, Aflas, Tefln, Grafoil, etc.Tanto los materiales de las partes metlicas como de las pistas y Orings-juntas se deben seleccionar en base al tipo de fluido / gas que se deba sellar.
Tipos de materiales usados para la fabricacin de sellos mecanicos.
Los sellos mecnicos se diferencian de otros tipos de juntas por la gran variedad de fluidos con los que pueden trabajar, as como por su mayor complejidad constructiva. Las diferentes partes que componen el sello mecnico tienen funciones y requerimientos tambin distintos. Ello hace que para definir los materiales que integran el sello mecnico, sea necesario emplear cdigos que especifiquen la composicin de cada una de las piezas que lo componen. La norma DIN 24.960 establece una codificacin que asigna una letra para cada uno de los materiales utilizados y un orden que define las diferentes partes del sello.
Materiales sintticosEs uno de los materiales ms utilizados en la fabricacin de caras de roce. Al ser un material blando, debe utilizarse siempre contra materiales duros. Posee una buena conductividad trmica, elevada capacidad de autolubricacin, buena resistencia a la temperatura y alta resistencia a losproductos qumicos.
Cdigo A: Carbn impregnado con antimonio.
Se utiliza principalmente en contacto con aceites, aceites trmicos e hidrocarburos en general, sobre todo a altas temperaturas (hasta 350C). Se desaconseja totalmente su uso contra materiales cermicos.
Cdigo B: Carbn impregnado con resina.
Es el ms utilizado de los carbones sintticos. La impregnacin de resina fenlica le proporciona alta tenacidad frente a golpes y vibraciones. Tiene ciertas limitaciones, tanto de temperatura (150C) como de resistencia qumica.
Cdigo B2: Carbn impregnado con resina.
Es una versin mejorada del B. Ligeramente ms pesado, puede trabajar a temperaturas superiores con lmite en los +250C. Su resistencia a los productos qumicos tales como cidos, hidrocarburos, etc. es notablemente superior. En bombas de proceso con productos qumicos o temperaturas altas, sustituye al tipo B.
Materiales sintticos o plsticosComo ltima posibilidad en cuanto a materiales blandos, podemos considerar el PTFE. Sus ventajas radican en la resistencia qumica y su bajocoeficiente de rozamiento. La resistencia mecnica y conductividad trmica son muy inferiores a los carbones sintticos.
Cdigo Y: PTFE con carga de fibra de vidrio.
Su aplicacin est limitada a productos qumicos muy concretos.
Metales
Se usan siempre como caras de roce duras frentea carbn. En ningn caso deben emplearse contra otros materiales duros.
Cdigo E: Acero al cromo (AISI-420)
Acero inoxidable templado. Su comportamiento frente a los productos qumicos no es especialmente bueno, por lo que se utiliza principalmente en contacto con agua, aceites e hidrocarburos.
Cdigo F/F1: Acero al cromo-nquel (AISI-304/AISI-431)
El cdigo F se usa principalmente para piezas de soporte del sello. El tipo F1 se emplea como cara de roce para agua, aceites, hidrocarburos, productos alimenticios, productos qumicos de limpieza, etc. Se distinguen porque el materialF1 es magntico y el F no lo es.
Cdigo G: Acero al cromo-nquel-molibdeno (AISI-316)
Se trata de un acero de alta resistencia qumica. Puede aplicarse en contacto con cidos, bases, disolventes, productos alimenticios, hidrocarburos, etc. Se utiliza tanto en la fabricacin de caras de roce como de piezas auxiliares. (resortes, carcasas, tornillos, etc.). No es magntico.
Cdigo K: Acero al cromo-nquel-molibdeno estelitado
El estelitado consiste en la aportacin superficial de una fina capa de material de gran dureza a base de Co., Cr., Mo., W.Cdigo S/S1: Fundicin al cromo-molibdeno. Fundicin al cromo-nquel
Tienen propiedades de resistencia qumica similares a los aceros inoxidables, pero mejores propiedades mecnicas.
Cdigo T/T1: Hastelloy B / Hastelloy C
Son aleaciones de hierro-nquel con un altsimo contenido de ste ltimo. Sus principales caractersticas son una elevada resistencia qumica y a altas temperaturas. Se utilizan fundamentalmente en la construccin de muelles, carcasas etc. No suele emplearse para caras de roce.
Carburos
Son materiales obtenidos por sinterizacin a elevada temperatura y presin. Se caracterizan por su gran dureza y resistencia a la abrasin, lo que los hace muy apropiados para trabajar con fluidos quecontengan partculas slidas.
Cdigo U1: Carburo de tungsteno
Su composicin es carburo de tungsteno y cobalto utilizado como aglutinante. No debe usarse con cidos fuertes (el pH ha de ser mayor que 6) ya que estos atacan al cobalto. Existe una variante -cdigo U2 - que emplea como aglutinante el nquel en vez de cobalto. Posee las mismas propiedades mecnicas que elanterior, mejorando su resistencia qumica(resiste pH a partir de 2).
Cdigo Q: Carburo de Silicio
Posee una estructura cristalina similar a la del diamante, alternando tomos de carbono y de silicio. Es casi tan duro como aquel y su resistencia qumica es prcticamente universal. A esto hay que unir su buena resistencia a la temperatura y alta conductividad trmica.
Materiales cermicosCdigo V: Oxido de almina al 99.7%
Se compone de xido de aluminio e impurezas dexido de hierro. Tambin existe el xido de almina con una pureza del 95% (cdigo V2). Se diferencian por que el cdigo V es blanco y el V2 es marrn. Su resistencia qumica es prcticamente universal. Estounido a su extraordinaria dureza y coste relativamente econmico, hacen que sea uno de los materiales ms usados como cara de roce dura.
Cdigo X: Esteatita
Se compone de xido de slice (SiO) y xido de magnesio (MgO). De color hueso, se usa como sustituto del xido de almina(cdigo V) en sellos para bombas de agua limpia. Presenta una escasa resistencia a los cambiosbruscos de temperatura.
Juntassecundarias
Cdigo P: Caucho butadieno-acrilonitrilo. NBR Buena resistencia al hinchamiento en:
Hidrocarburos alifticos por ejemplo, propano, butano, bencina, aceites minerales, grasas hidrulicas, lquidos de presin difcilmente inflamables de los grupos HSA, HSB y HSC, aceites y grasas vegetales, fuel oil ligero, diesel. Algunos materiales son especialmente resistentes en agua caliente hasta temperaturas de 100C, cidos y lejas orgnicas en concentraciones y a temperaturas no demasiado altas.
Resistencia media en: Gasolinas de alto contenido aromtico (gasolina sper)Fuerte hinchamiento en:Hidrocarburos aromticos, por ejemplo, benceno. Hidrocarburos clorados, por ejemplo tricloroetileno. Lquidos de presin dificilmente inflamables del grupo HSD, segn VDMA, hoja 24317. Esteres, disolventes polares, as como lquidos de freno a base de glicoles tipo ATE-blau y pentosin.Campo trmico de aplicacin: Segn composicin de la mezcla entre -30C y + 100C. Durante corto perodo de tiempo hasta +120C. A temperaturas mayores el material se endurece. Paramezclas especiales, la flexibilidad en frose obtiene hasta - 55C.Cdigo E: Caucho etileno-propileno-dieno. EPDM Buena resistencia al hinchamiento en: Agua caliente, vapor, lejas, medios de efecto oxidante, cidos y bases. Medios polares orgnicos, cetonas, lquidos hidrulicos difcilmente inflamables delgrupo HSC y algunos tipos de grupo HSD, lquidos defreno ATE-blau.
Fuerte hinchamiento en: Hidrocarburos alifticos, aromticos y clorados. Para la lubricacin adicional de las juntas empleadas fabricadas en este material deben utilizarse productos especiales.Campo trmico de aplicacin: De -50C hasta +130C
Cdigo V: Fluoroelastmero FPMLa importancia especial de los materiales a base de FPM estriba en su alta resistencia a las temperaturas y su fuerte estabilidad qumica. La permeabilidad a los gases es baja. En alto vaco los elastmeros FPM sufren prdidas de peso mnimas. La resistencia al ozono, intemperie y a la luz solar es muy buena. Son anti-inflamables.Buena resistencia al hinchamiento en: Aceites minerales y grasas, gasolinas, hidrocarburos alifticosy aromticos, algunos lquidos de presin difcilmente inflamables y aceites sintticos de motores para aviacin.Fuerte hinchamiento en: Disolventes, acetonas polares, lquidos de presin difcilmente inflamables tipo: Skidrol 500A y 500B, lquidos de freno tipo ATE-blau. Las aminas destruyen este material. Para aplicacin en agua caliente y vapor se requierenmezclas especiales.
Campo trmico de aplicacin: Aproximadamente de -25 C hasta +200 C. Durante cortos perodos de tiempohasta +230. Mediante un diseo adecuado las juntas y piezas moldeadas en FPM pueden utilizarse a bajas temperaturas.
Cdigo N: Caucho clorobutadieno CREs un polimerizado a base de clorobutadieno. Los elastmeros de esta composicin se destacan por su resistencia qumica, buena resistencia al envejecimiento, a las influencias atmosfricas, al ozono y su anti-inflamabilidad.Buena resistencia al hinchamiento en: Aceites minerales con alto punto de anilina, aceites y grasas de silicona, alcoholes y glicoles. Resistentes alagua en mezclas especiales.Mediana resistencia al hinchamiento en: Aceites minerales, hidrocarburos alifticos de bajo peso molecular (bencina, isooctano).Fuerte hinchamiento en: Hidrocarburos aromticos, benceno, tolueno, hidrocarburos clorados, esteres, teres, cetonas.Campo trmico de aplicacin: Aproximadamente de - 45C hasta + 100C segn la composicinde la mezcla.Cdigo M: Juntas trnicas encapsuladas en FEPSus lmites qumicos son similares al PTFE. Su resistencia a la temperatura viene determinada por el elastmero interior, de fluorelastmero ocaucho silicona en general. Siempre debe efectuarse elmontaje sobre alojamientos partidos.
Cdigo T: Politetrafluoretileno. PTFESus lmites de resistencia frente a medios qumicos y su amplio campo de resistencia a las temperaturas, de -200C a +250C, lo hacen vlido para aplicaciones vedadas a otros materiales. Al no tratarse de un elastmero, requiere la construccin de alojamientos y formas especiales.
Cdigo K: Perfluorelastmeros. FFKM. Estos materiales ofrecen la resistencia qumica del PTFE a lo que unen las cualidades elsticas de los elastmeros.Buena resistencia al hinchamiento en:-cidos, lejas, bases orgnicas, disolventes orgnicos clorados, hidrocarburos nitrurados, carburos aromticos etc.-Campo trmico de aplicacin: Resistencia a temperaturas de hasta + 300C. Su flexibilidad enfro es buena hasta -12C.Tipos de sellos mecnicos.Sello monoresorte
Tal cual lo indica su nombre, su caracterstica principal es que posee un solo resorte que mantiene en contacto ambas caras del sello mecnico.
Sello de multiples resortes.Sello mecnico que posee un arreglo de resortes los cuales funcionan como un solo resorte.
Sellado por induccino sello de tapa.
Se denominasellado por induccin, o sellado mediante tapa, a un mtodo, sin contacto, de calentar un disco metlico parasellar hermticamentela parte superior de recipientes deplstico y devidrio. Este proceso de sellado se realiza luego de que el contenedor ha sido llenado con su contenido y la tapa se ha colocado en su posicin.
El nombre proviene de que el mtodo se utiliza el principio deinduccin electromagnticapara generar calor y fijar el material del sello.Adhesivo sellador: Unsellador,sellanteotapaporoses un material viscoso que cambia a estado slido una vez aplicado y que se utiliza para evitar la penetracin de aire, gas, ruido, polvo, fuego, humo o lquidos desde un sitio a otro a travs de la barrera sellada.
Los selladores ayudan al mantenimiento y cuidado de los inmuebles, la correcta eleccin permite obtener mayores beneficios del producto, como: impermeabilidad, elasticidad, rendimiento, durabilidad, acabados estticos, etc.
Sello Bridgman.
Es un sello para sistemas de altapresin. El mismo utiliza un rea desplazable para crear una zona de alta presin entre dospistones. Un material viscoso como por ejemplocobreotalcoes utilizado en la zona de alta presin que se genera para sellar la zona de alta presin.
Su nombre hace honor aPercy Williams Bridgman,
Sello de empuje.
Uno de los ms comunes tipos de sellos es el conocido como sello de empuje, donde el elemento de sellado secundario se mueve axialmente junto cpn la cara del sello.
Sello de fuelle: Es aquel donde el desplazamiento axial de la cara es soportado por un fuelle, mientras que la parte que hace el sellado secundario permanece esttica. Este tipo de sellos es adecuado en servicios con contenido de slidos. Sello de fuelle metlico.
El fuelle metlico acta como un resorte. Los tipos de fuelle metlico son aplicados en servicios donde los sellos de fuelle de elastmero no son recomendables, tales como temperaturas extremas.
Fallas de los Sellos MecnicosLos sellos mecnicos fallan por errores en la instalacin y en el lquido para elprensaestopas. Un estudio cuidadoso prolongara la duracin y minimizara el tiempo muerto de la bomba, con lo que se ahorrar en costos de mantenimiento y de operacin.
Se presentan las causas bsicas de las fallas de los sellos y los mtodos principal es para evitarlas.
Las fallas suelen ser por:
Errores en la instalacin. Cuando hay errores, pueden parecer insignificantes, pero si no se corrigen ocurrirn fugas y se puede pensar que el sello no sirve para nada.
Problemas por el diseo del sello mecnico. Un sello de diseo deficiente puede permitirla prdida momentnea de contacto de lascaras y su falla en un momento dado. Si se pierde contacto por cualquier razn, cualquier partcula en el lquido para sello se introducir entre las caras y se enclavara en la cara blanda, esta funcionara como rueda abrasiva y destruir la cara dura.
Contaminacin del liquido en el prensaestopas. Los cuerpos extraos en el lquido del prensaestopas pueden obstruir los componentes deslizables del sello y producir su falla. Se necesitan controles adicionales para el lquido que llega al prensaestopas. Los controles del lquido para el sello se deben proyectar sobre la base del pequeo volumen del lquido en el prensaestopas.
Sellos de gas.
Lossellos secos de gasgeneralmente 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 distribucin de gas natural son un ejemplo comn en el que se utilizan habitualmente sellos secos de gas.
El problema con un sello mecnico comn de contacto o sello "hmedo" es el riesgo de sobrecalentamiento de las caras de sellado cuando trabajan a alta velocidad, especialmente cuando la velocidad se combina adems con altas presiones. Una aplicacin comn de 6500 rpm y 70 bares sera muy difcil de manejar con un sello hmedo. Con tan elevado coeficiente presin-velocidad, un sello mecnico podra tener mayores prdidas permitidas del fluido barrera utilizado en el plan 54 para evitar el sobrecalentamiento y la falla. La prdida normal de aceite retorna a un tanque de aceite, pero no puede ser colectada en su totalidad. Una pequea parte del fluido barrera entrar al proceso (a travs del compresor y hacia el interior de las tuberas) contaminando el gas transportado. En algunas aplicaciones es slo prdida de aceite, fcilmente de 1 a 3 barriles por da. En otras industrias, la contaminacin con aceite implica otros costos, como por ejemplo, la contaminacin de un catalizador por un compresor de reciclaje de hidrgeno en una refinera de petrleo, resultara muy costoso.
A diferencia de los sellos mecnicos "hmedos", 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 ningn tipo de calentamiento por friccin. Existe un espacio pequeo que separa la cara estacionaria de la cara rotativa. Cmo se logra esta separacin? La cara rotativa tiene ranuras someras a menudo en forma de espiral, que "capturan" gas y bajo el efecto de la presin generada las caras se separan entre s. En un sello en arreglo doble, el gas barrera, a menudo nitrgeno, tambin entra en el proceso. En la mayora de los casos esto no representa ningn problema y se pueden utilizar los sellos dobles. Si no fuese posible permitir la entrada de nitrgeno en el proceso, se debern utilizar sellos de gas triples o en arreglo tndem.
IntroduccinEn la actual industria cada vez encontramos mas procesos para obtener un determinado producto, y para la obtencin de est por lo general siempre se tiene que trasladar un elemento en estado lquido o gaseosode un lugar a otro y es ah donde nos encontramos con serios problemas al tratar de evitar que haya desperdicios defluidos que muchas vecesresulta serun productoterminado.
Losestudiosrealizados atravsde los aospara solucionar los problemas de fugas nosdan como resultadouna clasificacin de elementos para obtener un sellado ptimo, entre ellos podemos mencionar las empacaduras,sellos mecnicos y sellosde gas.
Unsellomecnicoes undispositivo quepermiteunir sistemasomecanismos, evitando la fuga de fluidos, conteniendo la presin, o no permitiendo el ingreso de contaminacin. Un sello mecnico tiene una parte esttica y una parte dinmica. La parte dinmica o rotativa es la que gira en conjunto con eleje. All se encuentrala pista rotativa. La parte esttica es la que queda sujeta a las partes fijas del equipo y en donde se aloja la pista estacionaria. Los sellos de gas son similares a un sello lubricado con lquido, con la diferencia de que en elsello mecnico de gas las caras operan sincontacto entre s debido a una pelcula de gas. ConclusinEl sistema de sellado en una maquina rotatoria influye directamente en la confiabilidad de esta y del proceso en general. Desafortunadamente, la importancia del sistema de sellado comnmente es despreciada y se considera hasta lo ltimo durante el diseo de la maquina. Si este importante elemento de la maquina funciona correctamente, este ser inadvertido, pero tan pronto ocurra una fuga o si el sello falla completamente, su importancia se vuelve evidente inmediatamente. Convencionalmente un rotor puede ser sellado con un sello mecnico axial o un sello radial como la empacadura. En el lado motriz, el sello esta generalmente expuesto a la presin atmosfrica, lo que significa que el sello debe ser capaz de soportar la presin atmosfrica, lo que significa que el sello debe ser capaz de soportar la presin del fluido liquido o gas que se encuentra dentro de la maquina.Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal de AyacuchoFacultad de Ingeniera en Mantenimiento mencin Industrial. Anaco, Estado Anzotegui.
Prof. Alumno:
Ing. Jos Maldonado. Carlos Martnez C.I:24609245
