¿Cuál es la diferencia entre sellos mecánicos simples y dobles?

Seleccionar el sello mecánico adecuado es crucial para garantizar el funcionamiento fiable y seguro de los equipos de bombeo. Una selección incorrecta del tipo de sello puede provocar fugas, daños en el equipo y condiciones peligrosas. Este documento ofrece una comparación exhaustiva de los sellos mecánicos simples y dobles, analizando su diseño, principios de funcionamiento y aplicaciones para facilitar la toma de decisiones informada en diversos escenarios industriales.

Sellos mecánicos simples

La característica de un sello mecánico simple es su diseño relativamente simple, que consta de dos componentes principales: un anillo giratorio fijado al eje giratorio del equipo y un anillo estacionario firmemente instalado en la carcasa del equipo. Estos anillos se fabrican con superficies muy planas y rectificadas con precisión que forman la interfaz de sellado principal.

Para mantener un contacto constante entre estas caras, un mecanismo de resorte (o fuelle en algunos diseños) aplica fuerza para presionar los anillos giratorio y estacionario. El resorte suele ubicarse en el lado atmosférico del sello, protegido del fluido de proceso. Se utilizan elementos de sellado secundarios, como juntas tóricas o empaques, para sellar las piezas estacionarias y la carcasa del sello.

Cómo funcionan los sellos mecánicos simples

El principio de funcionamiento de un sello mecánico simple se basa en la formación de una película extremadamente fina de fluido de proceso entre las caras de sellado, rectificadas con precisión, típicamente de tan solo unas pocas micras de espesor. Cuando el equipo está en funcionamiento, el anillo giratorio gira con el eje, mientras que el anillo fijo permanece fijado a la carcasa.

El efecto de sellado es el resultado de un equilibrio entre la fuerza de cierre proporcionada por el resorte y la hidráulica del fluido, y la fuerza de apertura producida por la presión de la propia película de fluido. La fuerza del resorte comprime las caras, mientras que la presión del fluido en la película delgada intenta separarlas. El equilibrio se alcanza cuando se establece una película de fluido estable.

Cuando el fluido migra del lado de alta presión al lado atmosférico de baja presión, suele haber una mínima fuga de vapor en las superficies de sellado. Esta pequeña fuga es normal y necesaria para lubricar y enfriar las superficies. El sello puede fallar si las superficies se calientan y secan demasiado, o si la película se rompe debido a la contaminación o la pérdida de las propiedades del fluido.

Aplicaciones de sellos mecánicos simples

Soltero sellos mecánicos Se utilizan principalmente en situaciones donde el fluido bombeado representa un riesgo mínimo para el medio ambiente o el personal que opera el equipo. Son ideales para aplicaciones industriales generales que requieren fluidos compatibles con los materiales de sellado, relativamente limpios y que no se consideran gravemente peligrosos.

Algunas aplicaciones típicas de los sellos mecánicos individuales incluyen:

• Bombas de agua y aguas residuales
• Procesamiento de alimentos (leche, bebidas, grasas animales)
• Bombas de torres de refrigeración y HVAC
• Transferencia química general con fluidos benignos
• Servicios de hidrocarburos de baja presión

En las industrias de procesamiento químico, petrolera y petroquímica, los sellos mecánicos simples se utilizan con frecuencia para una amplia gama de aplicaciones de servicios públicos donde los fluidos manipulados presentan menos riesgos potenciales o impacto ambiental. Para aplicaciones más exigentes que involucran fluidos peligrosos, inflamables o sensibles al medio ambiente, sellos mecánicos dobles A menudo se especifican para proporcionar una capa adicional de protección y redundancia.

Sellos Mecánicos Dobles

Los sellos mecánicos dobles son una solución de sellado más avanzada y robusta que los sellos simples. Consisten en dos sellos mecánicos individuales dispuestos en serie, lo que proporciona una capa adicional de protección contra fugas y fallos.

Los dos componentes principales de un sello doble son el sello interno (primario) y el sello externo (secundario). El sello interno se ubica más cerca del fluido de proceso que se sella, mientras que el sello externo se ubica en el lado atmosférico del conjunto. Entre estos dos sellos, hay una cavidad que se llena con un líquido tampón o un fluido barrera.

La presencia de esta cavidad llena de fluido es una característica distintiva de los sellos mecánicos dobles. Cumple varias funciones importantes, como lubricar las caras del sello, disipar el calor y evitar la entrada de contaminantes. El fluido suele circular y mantenerse mediante un sistema de soporte externo, que puede incluir un depósito, bombas, intercambiadores de calor y dispositivos de monitorización.

¿Cómo funcionan los sellos mecánicos dobles?

El funcionamiento de los sellos mecánicos dobles se basa en un mecanismo de sellado de dos etapas. La función principal del sello interno es contener el fluido de proceso dentro de la bomba o carcasa del equipo, evitando fugas. Actúa como primera línea de defensa contra fugas y está diseñado para soportar la presión y temperatura máximas del fluido de proceso.

El sello exterior, por otro lado, tiene dos funciones principales. En primer lugar, sirve para contener el fluido de amortiguación o barrera dentro de la cavidad entre los sellos. En segundo lugar, actúa como sello de respaldo, capturando cualquier fuga menor que pueda ocurrir más allá del sello interior e impidiendo que escape a la atmósfera.

La presión del fluido en la cavidad desempeña un papel crucial en el rendimiento de sellado de los sellos dobles. Al utilizar un fluido amortiguador, su presión se mantiene generalmente por debajo de la presión del fluido de proceso. En esta configuración, el fluido amortiguador captura y contiene cualquier fuga del sello interior, impidiendo que llegue al sello exterior o al entorno.

Como alternativa, al utilizar un fluido barrera, su presión suele mantenerse por encima de la del fluido de proceso. Esto crea una barrera física completa entre el fluido de proceso y la atmósfera. Si se produce una fuga a través del sello interior, se devuelve al fluido de proceso en lugar de escapar al exterior.

Tipos de disposiciones de sellos mecánicos dobles

Disposición espalda con espalda

En una disposición adosada, las caras giratorias de los dos sellos están orientadas en direcciones opuestas. Esto crea una cavidad entre los sellos donde se deposita un fluido barrera, a una presión superior a la... cámara de sellado presión, puede circular.

El fluido barrera lubrica las caras del sello y absorbe cualquier fuga que pueda ocurrir. Esta configuración es ideal para aplicaciones que involucran fluidos de proceso volátiles, peligrosos o costosos, ya que contiene eficazmente cualquier fuga dentro del sistema de fluido barrera.

Los sellos espalda con espalda ofrecen un excelente rendimiento de sellado y capacidad de respaldo de presión total en una longitud axial relativamente compacta. Sin embargo, pueden ser más costosos en comparación con los sellos simples o en tándem y requieren mayor espacio axial en ciertas instalaciones.

Es importante tener en cuenta que, si bien la pérdida de fluido barrera mantendrá ambos sellos cerrados, una falla del sello interno puede provocar la contaminación del fluido de proceso por este. Además, las caras externas del sello en una configuración adosada suelen tener una presión nominal menor que las internas.

Acuerdo en tándem (cara a cara)

Una configuración en tándem, también conocida como configuración cara a cara, tiene ambos sellos orientados en la misma dirección, instalados en serie. El sello interno (primario) maneja toda la presión del fluido de proceso, mientras que el sello externo (secundario) actúa como respaldo.

En esta configuración, un fluido amortiguador, mantenido a una presión inferior a la del fluido de proceso, circula entre los dos sellos. Los sellos en tándem son ideales para sellar fluidos y gases tóxicos y peligrosos, así como para la manipulación de sólidos y medios contaminados. Además, presentan una mejor tolerancia a la desalineación del eje en comparación con otras configuraciones.

Sin embargo, los sellos en tándem generalmente requieren más espacio axial y aumentan la complejidad y el costo general del sistema. Si el sello interno falla, el sello externo se convierte en la única barrera que previene fugas, y su rendimiento de sellado puede ser inferior al de una configuración adosada.

Acuerdo cara a cara

La disposición cara a cara posiciona las caras giratorias de ambos sellos, formando una cámara sellada entre ellos. Este diseño puede utilizar fluido amortiguador o barrera y, a menudo, emplea un componente estacionario compartido para ambos sellos.

Los sellos cara a cara son particularmente útiles en equipos con limitaciones de espacio y pueden manipular eficazmente sólidos y medios contaminados. También son capaces de tolerar situaciones de presión inversa. Su diseño compacto y simple permite un mayor recorrido axial y, en algunos casos, el fluido barrera puede actuar como refrigerante.

Una desventaja importante de los sellos cara a cara es que el sello exterior no puede proporcionar un respaldo de presión total. Además, la dependencia de un componente estacionario común implica que una falla de este componente podría provocar la falla de ambos sellos.

Las diferencias entre sellos mecánicos simples y dobles