Sellos mecánicos Se basan en dos caras de contacto muy planas —una generalmente fijada al eje giratorio y otra fija— para evitar fugas de fluido. La elección del material de la cara es crucial para la longevidad y el rendimiento del sello.
Estas combinaciones suelen clasificarse como "blando vs. duro" (una cara más blanda y autolubricante contra una cara dura) o "duro vs. duro" (dos caras duras). Los pares blando/duro (normalmente carbono contra cerámica dura) son comunes cuando se prevé contacto entre las caras o lubricación deficiente, ya que el carbono proporciona una superficie lubricante y sacrificable.
Los pares duro-duro (como dos carburos) se utilizan cuando se puede mantener una película de fluido robusta (p. ej., en servicios abrasivos o de alta viscosidad) de modo que se minimice el contacto entre las caras. En general, una cara se endurece más que la otra para que algo tenga que desgastarse; tener una cara de sacrificio evita daños graves en ambas.
Carbono vs. Cerámica (Alúmina)
Esta combinación consiste en una cara de carbono-grafito que se apoya sobre una cerámica técnica (generalmente óxido de aluminio de alta pureza). Carbono-grafito caras de foca Son compuestos blandos y porosos hechos de carbono amorfo y grafito, a menudo impregnados con resina o metal para mejorar su resistencia e impermeabilidad. La cerámica de alúmina es un material duro y frágil con buena resistencia al desgaste, pero con una tolerancia limitada a los impactos.
Medios y casos de uso recomendados:
- ✅Agua limpia o tratada: Ideal para agua dulce, agua de refrigeración, sistemas de agua potable y circuitos de calefacción/refrigeración.
- ✅ Aceites ligeros y refrigerantes: Adecuado para aceites lubricantes, queroseno y refrigerantes/anticongelantes a base de glicol.
- ❌ Fluidos abrasivos o en suspensión: No se recomienda para aguas residuales, lodos o cualquier fluido con un contenido significativo de sólidos (arena, limo, etc.).
- ❌ Ácidos/álcalis fuertes: Evitar en servicios químicos ácidos o cáusticos.
- ❌ Bombas de alta velocidad o alta presión: En condiciones de alta PV (presión-velocidad), esta combinación se calienta.
Carbono vs. carburo de silicio
Esta popular combinación combina una cara de carbono-grafito con una de carburo de silicio. El carburo de silicio (SiC) es una cerámica apreciada por su excepcional dureza (casi tan dura como el diamante) y resistencia al desgaste. Existe en variantes: SiC ligado por reacción (contiene aproximadamente un 10 % de silicio libre) y α-SiC sinterizado (SiC casi puro); este último es químicamente más inerte. La cara de carbono en esta combinación suele ser un grafito de carbono de alta calidad impregnado con resina o antimonio, a menudo de calidad "premium" para resistir la formación de ampollas. Este carbono blando proporciona la lubricidad contra la contracara de SiC superdura.
Medios y casos de uso recomendados:
- ✅ Productos químicos y fluidos corrosivos: Una recomendación máxima para ácidos, cáusticos y disolventes.
- ✅ Hidrocarburos y Aceites Ligeros: Adecuado para bombas que mueven gasolina, diésel, petróleo crudo y otros hidrocarburos.
- ✅ Agua Caliente y Lodos Ligeros: Se utiliza en bombas de alimentación de agua de calderas (la dureza del SiC resiste la ligera abrasividad de las incrustaciones de la caldera y la inercia química controla la química del agua), siempre que el diseño de la bomba controle el choque térmico.
- ❌ Lodos de partículas grandes / Abrasión severa: En el caso de lodos de minería, lodos de perforación o fluidos llenos de arena, el carbono frente al SiC puede desgastarse demasiado rápido porque la cara de carbono se erosionará.
- ❌ Servicios con alta vibración o impacto: Si el entorno de la bomba es muy duro (por ejemplo, vibración significativa del eje, martilleo frecuente al arrancar y parar), la cara de SiC podría agrietarse.
- ❌ Gas seco o malas condiciones de lubricación: Si el fluido sellado es un gas o un líquido de viscosidad extremadamente baja (que casi no proporciona lubricación), un par blando/duro podría no ser suficiente.
Carbono vs. carburo de tungsteno
Esta combinación utiliza una cara de carbono-grafito contra una cara de carburo de tungsteno (WC). El carburo de tungsteno es un material compuesto sinterizado: partículas de carburo de tungsteno muy duras cementadas con un aglutinante metálico (históricamente cobalto, ahora a menudo níquel para una mejor resistencia química). El WC a veces se denomina “metal duro” Es casi tan duro como el SiC, pero con una diferencia clave: tiene mayor tenacidad a la fractura (es más resistente y menos frágil gracias al aglutinante metálico dúctil). El carbono suele ser de grados similares al utilizado con el SiC (impregnado con resina o antimonio, etc.).
Medios y casos de uso recomendados:
- ✅ Aceites y combustibles hidrocarburos: Ideal para petróleo crudo, aceite lubricante, diésel, etc.
- ✅ Fluidos moderadamente sucios o abrasivos: Se utiliza en agua producida, agua ácida y algunos lodos de minería que tienen un contenido de sólidos bajo a moderado.
- ✅ Bombas de alta presión o alta velocidad: En las bombas de carga o alimentación de calderas de alta presión, las caras de carbono/WC a menudo se seleccionan por su resistencia.
- ❌ Servicios de ácidos fuertes o cáusticos: No se recomienda para ácidos como HCl, H₂SO₄ o sosa cáustica fuerte.
- ❌ Fluidos poco lubricantes/gas seco: En servicios como agua caliente con muy baja viscosidad o bombas que pueden funcionar en seco, la contaminación por carbono/agua sigue siendo riesgosa.
- ❌ Lodos extremadamente abrasivos: En lodos muy abrasivos (por ejemplo, lodos minerales pesados, lodos de arena), incluso la resistencia al desgaste del tungsteno puede no ser suficiente (y el carbono se desgastará rápidamente).
Carburo de silicio vs. carburo de silicio
Ambas caras del sello son de carburo de silicio, a menudo del mismo grado (comúnmente ambas son de SiC sinterizado directamente, o una puede ser de SiC con carga de grafito para una lubricación ligera). Esta es una combinación de gran dureza: dos superficies cerámicas extremadamente duras y resistentes al desgaste que funcionan juntas. Dado que ninguna de las caras es autolubricante, los sellos SiC/SiC se basan en una película de fluido robusta o en tratamientos laterales auxiliares (como ranuras hidrodinámicas o recubrimientos tipo diamante) para evitar la fricción en seco.
Medios y casos de uso recomendados:
- ✅ Productos químicos agresivos (ácidos, cáusticos, disolventes): Para bombas que manejan ácidos fumantes, mezclas fuertes de nítrico/fluorhídrico (con precaución con HF) o productos químicos de alta pureza, SiC/SiC suele ser la única opción viable para una vida útil prolongada.
- ✅ Lodos abrasivos (con descarga): En minería (por ejemplo, bombeo de lodos minerales o cenizas de fondo), SiC/SiC con un plan de descarga Es una solución de primer nivel para resistir la abrasión.
- ✅ Servicio en aceite o no acuoso a alta temperatura: En algunas bombas especializadas de alta temperatura (aceite térmico, sal fundida, etc.), el carbón podría no ser adecuado debido al riesgo de oxidación.
- ❌ Servicios con Riesgo de Lubricación Seca o Mixta: Si la aplicación no puede garantizar una película de líquido completa (por ejemplo, si se bombea un líquido casi saturado que puede convertirse en vapor a través del sello, o si es posible un funcionamiento en seco intermitente), no se recomienda SiC/SiC sin consideraciones de diseño especiales.
- ❌ Entornos de alta vibración o impacto: Evite el SiC/SiC en equipos con vibración significativa, cavitación o potencial impacto en el sello.
Carburo de tungsteno vs. Carburo de tungsteno
Tanto la cara giratoria como la estacionaria son de carburo de tungsteno, generalmente del mismo grado (a menudo con níquel para aplicaciones químicas). Esta es una combinación de metal y carburo de alta dureza. El carburo de tungsteno frente al carburo de tungsteno (a menudo abreviado WC/WC) produce una interfaz extremadamente dura, similar en dureza a la del SiC/SiC, pero con presencia de metal en cada cara. Cada cara es muy robusta mecánicamente y juntas forman uno de los pares más resistentes al desgaste disponibles (a excepción de opciones exóticas como los sellos con cara de diamante).
Medios y casos de uso recomendados:
- ✅ Lodos pesados y abrasivos: Más adecuado para lodos de minería (roca, relaves, arena), dragado y bombeo de cenizas volantes o arena.
- ✅ Fluidos viscosos: Para aceites, jarabes o polímeros de alta viscosidad donde la película de fluido es gruesa y las caras de carbono pueden sobrecalentarse (ampollar), WC/WC puede ser una solución.
- ✅ Algunas aplicaciones de aguas residuales: En las bombas de aguas residuales, algunos fabricantes ofrecen caras WC/WC como estándar o como opciones.
- ❌ Fluidos fuertemente corrosivos: No utilice el inodoro/inodoro en contacto con ácidos, lejía ni ningún servicio que requiera alta resistencia a la corrosión. Fallará por corrosión o picaduras.
- ❌ Mala lubricación / Condiciones de sequedad intermitente: Si no puede garantizar un sello completamente mojado (por ejemplo, la bomba puede funcionar en seco o el fluido puede evaporarse), el WC/WC no es seguro.
Carburo de tungsteno vs. carburo de silicio
Una cara es carburo de tungsteno (WC) y el otro es carburo de silicio (SiC) Una combinación híbrida de dureza sobre dureza. Normalmente, la cara giratoria puede ser de carburo de tungsteno (para mayor tenacidad) y la cara estacionaria de carburo de silicio (para mayor dureza y resistencia a la corrosión), aunque puede configurarse de cualquier manera. Esta combinación combina las características del WC y el SiC: su característica única es que ambos materiales duros tienen propiedades ligeramente diferentes, lo que potencialmente ofrece un equilibrio entre tenacidad y dureza.
Medios y casos de uso recomendados:
- ✅ Agua arenosa o granulada, aguas residuales: Para bombas en servicio de agua sucia – p. ej. aguas residuales con arena, aguas pluviales con gravilla – a menudo se recomienda WC/SiC.
- ✅ Fluidos de fase mixta: En el sector del petróleo y el gas, las bombas que mueven petróleo, agua y gas mezclados (como ciertas bombas multifásicas o bombas de transferencia de crudo con arena) se benefician del WC/SiC.
- ✅ Lodos químicos moderados: En los procesos químicos donde hay una mezcla de sólidos en una solución química (por ejemplo, una bomba cristalizadora con cristales sólidos en un licor madre algo ácido), el WC/SiC manejaría la abrasión de los cristales y el químico hasta cierto punto.
- ❌Ácidos fuertes o productos químicos ultrapuros: Si el ataque químico al WC es una preocupación, evite esta combinación.
- ❌ Casos en los que la lubricación no es confiable: Si el agua de descarga puede fallar o el fluido es propenso a fases (de líquido a vapor) que podrían privar a la lubricación, el WC/SiC sufrirá (aunque posiblemente no tan rápido como el WC/WC).
| Combinación de caras de sello | Durabilidad relativa (vida útil) | Coste relativo | Fricción y generación de calor | Compatibilidad química y resistencia a la corrosión |
|---|---|---|---|---|
| Carbono vs. Cerámica (Al₂O₃) | Baja En servicio abrasivo (ideal solo para fluidos limpios). Puede durar mucho tiempo en agua limpia, pero los sólidos causan desgaste rápidamente. | Más bajo (Costo inicial muy económico). La cerámica y el carbono son materiales comunes y económicos. | Fricción moderada: El carbono proporciona lubricación, pero la baja conductividad térmica de la cerámica puede causar un mayor calentamiento superficial que el carbono/SiC. Generalmente suave en servicio con agua. | Limitado: Adecuado para fluidos neutros (agua, aceite ligero, glicoles). No apto para ácidos/álcalis fuertes (La cerámica es atacada por productos químicos agresivos). Los impregnantes de carbono (resinas) también limitan el uso de productos químicos. |
| Carbono vs carburo de silicio | Altura media: Gran resistencia al desgaste en la mayoría de los servicios. La dureza del carburo de silicio (SiC) proporciona una larga vida útil, aunque las pulpas duras pueden erosionar la superficie de carbono con el tiempo. Su vida útil es mucho mayor que la del carbono/cerámica en abrasivos. | Medio: Mayor costo que el de C/Cerámica (el SiC es costoso), pero más económico que el de dos caras duras. Suele justificarse por su mayor vida útil y el ahorro de energía. | Baja fricción: Excelente combinación tribológica: carbono autolubricante + carburo de silicio (SiC) ultrasuave que proporciona baja fricción y minimiza el calor. Funciona a menor temperatura y es más eficiente que el carbono/cerámica. | Ancho: Maneja una amplia gama de productos químicos. El SiC es altamente inerte (Resiste ácidos, bases y solventes). El carbono es generalmente inerte; elija el grado adecuado para ácidos fuertes (por ejemplo, use sin resina en ácidos). Es apto para agua, hidrocarburos y productos químicos. Evite... Ácido HF (ataca al SiC). |
| Carbono vs. carburo de tungsteno | Altura media: Muy duradero en diversas aplicaciones. La dureza del acero de construcción (WC) protege contra abrasivos moderados, aunque el carbono se desgasta con sólidos pesados. Puede prolongar considerablemente su vida útil en comparación con el carbono/cerámica en condiciones de servicio con suciedad. | Medio: Rango similar al del carbono/SiC. El WC es costoso, pero una de sus caras sigue siendo de carbono. El precio suele estar justificado para servicios más exigentes. | Baja fricción: El carbono proporciona una película lubricante, y la alta conductividad térmica del WC ayuda a disipar el calor. Su funcionamiento suele ser suave. Presenta una fricción ligeramente mayor que la del carbono/SiC (el WC tiene un coeficiente ligeramente superior), pero aún baja. | Moderar: Compatible con agua, aceites y productos químicos suaves. No apto para ácidos/oxidantes fuertes. A menos que se utilice WC ligado con níquel (incluso en ese caso, limitado). La corrosión del ligante es su punto débil. La resistencia química general es buena, pero no tan universal como la del carburo de silicio. |
| Carburo de silicio vs. carburo de silicio | Muy alto: Excepcional vida útil en abrasivos: ambas caras extremadamente duras. En servicio con lodos y con la lubricación adecuada, esta combinación dura mucho más que cualquier otra con carbón (referencia: 5 veces más que el carbón/cerámica en abrasivos). | Alto: Sus dos caras de SiC premium lo encarecen. Solo se usa cuando es necesario por su resistencia. | Alta fricción en caso de contacto límite: El SiC/SiC lubricado tiene baja fricción, pero autolubricación cero Significa que cualquier contacto con la cara puede generar un calor considerable. Requiere una película de fluido completa; de lo contrario, las caras podrían sobrecalentarse o agrietarse. | Excelente: Resistencia química casi universal Ambas caras son de cerámica e inertes a casi todos los fluidos (ácidos, cáusticos, etc.). Sin exposición al metal (si se monta correctamente), por lo que son ideales para corrosivos. El choque térmico puede ser un problema, pero la corrosión no. |
| Carburo de tungsteno vs. carburo de tungsteno | Muy alto (en condiciones ideales): El par más resistente al desgaste para abrasión severa. Puede soportar años de servicio en lodos si se mantiene lubricado. Sin embargo, sin una lubricación adecuada, las caras pueden fallar a pesar de su dureza. | Alto: Dos caras de WC son muy costosas. Generalmente, solo se justifican para servicios abrasivos críticos. | Tendencia a alta fricción: Sin película blanda El carburo metálico sobre carburo metálico puede calentarse sin lubricación completa. Propenso a chirridos o grietas por calor si la lubricación es mínima. Requiere limpieza o suficiente película de fluido para funcionar a baja temperatura. | Limitado: Evite los corrosivos. Ambas caras tienen un aglutinante metálico susceptible a ácidos y agua de mar. Funciona mejor en fluidos no corrosivos (aceites, agua limpia o agua en suspensión). La compatibilidad química es inferior a la del SiC/SiC; la corrosión del aglutinante es un problema en condiciones de servicio inadecuadas. |
| Carburo de tungsteno vs. carburo de silicio | Muy alto: Excelente resistencia al desgaste en condiciones abrasivas/erosivas. Sus dos caras duras garantizan una larga vida útil, y la combinación de WC con SiC mitiga la fragilidad: menor riesgo de agrietamiento que SiC/SiC y menor desgaste que WC/WC en condiciones de granalla corrosiva. Se reconoce su buen rendimiento en aguas residuales y lodos arenosos (con descarga). | Alto: Ambas caras son de materiales duros (costosos), comparables a otras combinaciones duro-duro. Suele justificarse por su mayor fiabilidad en condiciones exigentes. | Fricción media-alta: Sigue siendo una interfaz dura-dura, pero la diferencia de materiales reduce el efecto de apego-deslizamiento. Muchos consideran que el WC/SiC funciona a menor temperatura que el WC/WC (el SiC reduce la fricción). No obstante, es necesario mantener la lubricación; puede sobrecalentarse si funciona en seco. | Amplio (menos extremos): El lado de SiC ofrece protección contra la corrosión; el lado de WC es el factor limitante. Tolera mejor los fluidos moderadamente corrosivos que el WC/WC (solo una cara puede corroerse). No apto para zonas muy ácidas/con cloro (La superficie del inodoro podría dañarse). Ideal para lodos en aguas ligeramente corrosivas, etc. |
