Los sellos mecánicos requieren una cantidad mínima de fuga para funcionar correctamente. Esta pequeña fuga ayuda a lubricar y enfriar las caras del sello, prolongando su vida útil.
Calculadora de Tasa de Fuga de Sello Mecánico
Calcule la fuga basándose en la fórmula básica de tasa de fuga.
Parámetros de Entrada
Tasa de Fuga Calculada (Q)
Desglose del Cálculo
ln(r₂/r₁) = 0.000
h³ = 0.00e+0 m³
Numerador (π × h³ × ΔP) = 0.00e+0
Denominador (6 × η × ln(r₂/r₁)) = 0.00e+0
La Fórmula Básica de Tasa de Fuga
La fórmula más común para calcular la tasa de fuga de un sello mecánico es:
Q = (π × h³ × ΔP) / (6 × η × ln(r₂/r₁))
Donde:
- Q = tasa de fuga (m³/seg o pulg³/seg)
- r₁ = radio interno de la cara (mm o pulgadas)
- r₂ = radio externo de la cara (mm o pulgadas)
- h = altura del espacio entre caras (μm o μpulg)
- ΔP = diferencia de presión a través del sello (Pa o psi)
- η = viscosidad dinámica del fluido (Pa·s o lbf-seg/pulg²)
- ln = logaritmo natural
Esta fórmula funciona mejor cuando las caras del sello operan con una película delgada de líquido y contacto mínimo.
Ejemplo de Cálculo
Resolvamos un ejemplo real:
Valores dados:
- Radio interno (r₁) = 26.98 mm
- Radio externo (r₂) = 31.75 mm
- Altura del espacio (h) = 0.254 μm
- Diferencia de presión (ΔP) = 1.8 MPa (1,800,000 Pa)
- Viscosidad (η) = 0.001 Pa·s (agua a 20°C)
Paso 1: Calcular ln(r₂/r₁)
ln(31.75/26.98) = ln(1.177) = 0.163
Paso 2: Calcular h³
(0.254 × 10⁻⁶)³ = 1.638 × 10⁻²⁰ m³
Paso 3: Integrar todos los componentes
Q = (3.14159 × 1.638 × 10⁻²⁰ × 1,800,000) / (6 × 0.001 × 0.163)
Q = 9.26 × 10⁻¹⁵ / 9.78 × 10⁻⁴
Q = 9.47 × 10⁻¹² m³/seg
Conversión a unidades más prácticas:
9.47 × 10⁻¹² m³/seg = 0.34 mL/hora
Fórmula Alternativa para Casos Especiales
Para sellos con presión externa, es posible que encuentre esta fórmula más compleja:
Q = 7,5 × 10⁻¹⁵ × (1 + 0,0013 × D)³ × n¹·⁹ × h⁻⁰·¹ × (k + pf)⁻⁰·⁹ × Dp⁰·¹
Esta fórmula incluye factores adicionales como el diámetro del eje (D), la velocidad (n) y la presión en la cara (pf).
Fugas Normales vs. Excesivas
¿Qué se considera normal? La mayoría de los sellos mecánicos presentan fugas de entre 5 y 10 cc/hora (centímetros cúbicos por hora) durante su funcionamiento normal. Eso equivale aproximadamente a 1 o 2 cucharaditas por hora.
Si la tasa de fuga calculada o medida es mucho mayor, podría deberse a:
- Caras del sello dañadas
- Instalación incorrecta
- Materiales inadecuados para el fluido
- Vibración excesiva o desalineación
Cuando las Fórmulas No Funcionan
A veces no es posible calcular la tasa de fuga con precisión debido a:
- Las caras del sello están dañadas o desgastadas de forma irregular
- No existe una película de líquido estable entre las caras
- El sello funciona en seco o semiseco
- Existen múltiples caminos de fuga
En estos casos, será necesario medir la fuga real o reemplazar el sello.
Medición de la Tasa de Fuga Real
Si necesita verificar sus cálculos:
- Recoja la fuga durante un período de tiempo determinado
- Mida el volumen recolectado
- Calcule la tasa = volumen / tiempo
Recuerde tener en cuenta la evaporación si se trata de fluidos volátiles.
