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.

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.