Cómo calcular la tasa de fuga de un sello mecánico

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Los sellos mecánicos necesitan una pequeña fuga para funcionar correctamente. Esta pequeña fuga ayuda a lubricar y enfriar el sello. caras de foca, haciéndolos durar más tiempo.

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Calculadora de tasa de fugas del sello mecánico

Calcule la fuga basándose en la fórmula básica de tasa de fuga.

Parámetros de entrada

Tasa de fuga calculada (Q)

0.00
mL/hora
0.00
cc/hora
0.00e+0
m³/seg

Desglose del cálculo

ln(r₂/r₁) = 0.000

h³ = 0.00e+0 metros cúbicos

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 del sello mecánico es:

Q = (π × h³ × ΔP) / (6 × η × ln(r₂/r₁))

Dónde:

  • Q = tasa de fuga (m³/seg o in³/seg)
  • r₁ = radio de la cara interior (mm o pulgadas)
  • r₂ = radio de la cara exterior (mm o pulgadas)
  • yo = altura del espacio entre caras (μm o μin)
  • ΔP = diferencia de presión a través del sello (Pa o psi)
  • η = viscosidad dinámica del fluido (Pa·s o lbf-sec/in²)
  • en = logaritmo natural

Esta fórmula funciona mejor cuando las caras del sello funcionan sobre una fina película de líquido con un contacto mínimo.

Ejemplo de cálculo

Trabajemos con un ejemplo real:

Valores dados:

  • Radio interior (r₁) = 26,98 mm
  • Radio exterior (r₂) = 31,75 mm
  • Altura del hueco (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)

En(31,75/26,98) = En(1,177) = 0,163

Paso 2: Calcular h³

(0,254 × 10⁻⁶)³ = 1,638 × 10⁻²⁰ m³

Paso 3: Ponlo todo junto

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

Convirtiendo a unidades más prácticas:

9,47 × 10⁻¹² m³/seg = 0,34 mL/hora

Fórmula alternativa para casos especiales

Para sellos presurizados externamente, es posible que vea 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 frontal (pf).

Fugas normales vs. excesivas

¿Qué se considera normal? La mayoría de los sellos mecánicos tienen fugas de entre 5 y 10 cc/hora (centímetros cúbicos por hora) durante su funcionamiento normal. Esto equivale aproximadamente a una o dos cucharaditas por hora.

Si la tasa de fuga calculada o medida es mucho mayor, podría significar:

  • Caras de sello dañadas
  • Instalación incorrecta
  • Materiales incorrectos para su fluido
  • Vibración excesiva o desalineación

Cuando las fórmulas no funcionan

A veces no se puede calcular la tasa de fuga con precisión porque:

  • Las caras del sello están dañadas o desgastadas de manera desigual
  • No hay una película líquida estable entre las caras.
  • El sello está funcionando en seco o semiseco
  • Existen múltiples vías 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:

  1. Recoger las fugas durante un período de tiempo determinado
  2. Medir el volumen recogido
  3. Calcular tasa = volumen / tiempo

Recuerde tener en cuenta la evaporación si trabaja con fluidos volátiles.

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