Guía de selección de materiales para sellos mecánicos

Cerámico

La cerámica, particularmente el óxido de alúmina (Al2O3), es una opción popular para los materiales de la cara del sello debido a su excelente resistencia química, resistencia al desgaste y alta conductividad térmica. Es adecuado para una amplia gama de aplicaciones limpias y puede soportar temperaturas extremas de hasta 1800 °F (982 °C). Sin embargo, la cerámica es quebradiza y susceptible al choque térmico, lo que la hace menos adecuada para aplicaciones con cambios rápidos de temperatura o impactos mecánicos.

Carbón

El carbono es un material versátil para la cara del sello conocido por sus propiedades autolubricantes y su compatibilidad con una amplia gama de fluidos de proceso. Ofrece buena resistencia química a la mayoría de los hidrocarburos aromáticos, disolventes y ácidos. Los grados de carbono, como el carbono impregnado de resina, poseen resistencia mecánica y resistencia al desgaste mejoradas. Sin embargo, el carbono tiene una resistencia limitada a la abrasión y no se recomienda su uso con fluidos de proceso altamente abrasivos o condiciones de presión extrema.

Carburo de silicio

El carburo de silicio (SiC) es un material de cara de sello ideal para entornos hostiles debido a su excepcional dureza, resistencia al desgaste e inercia química. Proporciona una excelente conductividad térmica y estabilidad dimensional, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta temperatura de hasta 1000 °F (538 °C). El carburo de silicio a menudo se combina consigo mismo o con otros materiales de cara dura, como el carburo de tungsteno, para lograr un rendimiento óptimo en aplicaciones exigentes.

Carburo de tungsteno

El carburo de tungsteno es un material duro y denso con excelente resistencia al desgaste y compatibilidad química. Se utiliza comúnmente en sellos mecánicos para aplicaciones abrasivas y de alta presión. El carburo de tungsteno se puede combinar consigo mismo o con otros materiales de cara dura para mejorar la durabilidad y el rendimiento. Sin embargo, tiene un coeficiente de expansión térmica relativamente alto, lo que puede provocar distorsión térmica en condiciones de temperatura extremas.

Resistencia al Ni

Ni-Resist es una aleación de níquel-cromo conocida por su excelente resistencia a la corrosión y resistencia moderada al desgaste. Es adecuado para sellar productos químicos agresivos y fluidos viscosos en aplicaciones de baja presión. Ni-Resist tiene buena conductividad térmica y puede soportar temperaturas de hasta 1000 °F (538 °C). Sin embargo, tiene una resistencia a la abrasión limitada y puede no ser adecuado para fluidos de proceso altamente abrasivos.

GFPTFE

El PTFE relleno de vidrio (GFPTFE) es un material de cara de sello no metálico y autolubricante con excelente resistencia química a una amplia gama de productos químicos, incluidos ácidos, álcalis y disolventes. Tiene un bajo coeficiente de fricción y buena resistencia al desgaste, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de baja presión y fluidos limpios. El GFPTFE puede funcionar a temperaturas que oscilan entre -400 °F y 500 °F (-240 °C y 260 °C), pero tiene una resistencia mecánica limitada en comparación con los materiales metálicos.

Diferencia entre los materiales de la cara del sello

Material	Resistencia química	Resistencia al desgaste	Rango de temperatura	Conductividad térmica	Fuerza mecánica	Resistencia a la abrasión	Aplicaciones adecuadas
Cerámica (Al2O3)	Excelente	Excelente	Hasta 1.800°F (982°C)	Alto	Frágil, susceptible al choque térmico	Excelente	Aplicaciones limpias, altas temperaturas.
Carbón	Buena resistencia a hidrocarburos, disolventes y ácidos.	Moderado	Varía según el grado	Moderado	Limitado, mejorado con impregnación de resina.	Limitado	Amplia gama de fluidos de proceso, evite fluidos abrasivos o presiones extremas
Carburo de silicio (SiC)	Excepcional	Excelente	Hasta 538 °C (1000 °F)	Excelente	Alto	Excelente	Entornos hostiles, aplicaciones exigentes
Carburo de tungsteno	Excelente	Excelente	Varía según el grado	Moderado	Alto	Excelente	Aplicaciones abrasivas y de alta presión.
Resistencia al Ni	Excelente resistencia a la corrosión, moderada resistencia al desgaste.	Moderado	Hasta 538 °C (1000 °F)	Bien	Moderado	Limitado	Productos químicos agresivos, fluidos viscosos, aplicaciones de baja presión.
GFPTFE	Excelente resistencia a ácidos, álcalis y disolventes.	Bien	-400°F a 500°F (-240°C a 260°C)	Bajo	Limitado	Moderado	Aplicaciones de baja presión, fluidos limpios

Materiales elastómeros

Buna (Nitrilo)

Buna, también conocido como caucho de nitrilo, es un copolímero de caucho sintético que ofrece buena resistencia a aceites, combustibles y fluidos hidráulicos. Tiene un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -40 °F a 250 °F (-40 °C a 121 °C) y proporciona excelentes propiedades mecánicas. Buna es una opción de elastómero rentable para aplicaciones de sellado de uso general.

EPDM

El monómero de etileno propileno dieno (EPDM) es un material elastómero versátil que ofrece una resistencia excepcional al ozono, la intemperie y el envejecimiento. Tiene buena resistencia química a una amplia gama de productos químicos, incluidos ácidos, álcalis y cetonas. El EPDM tiene un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -60 °F a 300 °F (-51 °C a 149 °C) y se usa comúnmente en aplicaciones exteriores y de alta temperatura.

Vitón

Viton, también conocido como caucho de fluorocarbono, es un elastómero de alto rendimiento que proporciona una excelente resistencia química a productos químicos, aceites y disolventes agresivos. Tiene un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -20 °F a 400 °F (-29 °C a 204 °C) y mantiene sus propiedades mecánicas incluso a temperaturas elevadas. Viton es ideal para aplicaciones exigentes en las industrias de procesamiento químico, petróleo y gas y automotriz.

Diferencia entre materiales elastómeros

Material elastómero	Rango de temperatura	Resistencia química	Resistencia a la abrasión	Propiedades clave
Buna (Nitrilo)	-40°F a 250°F (-40°C a 121°C)	Buena resistencia a aceites, combustibles y fluidos hidráulicos.	Moderado	Rentable, poca resistencia al ozono y la luz solar.
EPDM	-60°F a 300°F (-51°C a 149°C)	Buena resistencia a ácidos, álcalis y vapor.	Moderado	Excelente resistencia al ozono, la luz solar y el envejecimiento climático, resistencia limitada a aceites y combustibles
Vitón (fluorocarbono)	-20°F a 400°F (-29°C a 204°C)	Resistencia excepcional a una amplia gama de productos químicos agresivos, incluidos hidrocarburos aromáticos, disolventes clorados y ácidos.	Excelente	Alto rendimiento, costosa y flexibilidad limitada a bajas temperaturas

Cómo seleccionar el material correcto del sello mecánico

Compatibilidad química

La cara del sello y los materiales elastómeros deben ser compatibles con el fluido del proceso para evitar la corrosión, hinchazón o degradación química. Utilice un verificador de compatibilidad o consulte con el fabricante del material para asegurarse de que los materiales seleccionados sean adecuados para el entorno químico específico.

Rango de temperatura

Considere el rango de temperatura de funcionamiento de la aplicación y elija materiales que puedan soportar las temperaturas extremas esperadas. Los materiales de la cara del sello, como la cerámica y el carburo de silicio, pueden soportar altas temperaturas, mientras que los elastómeros como Viton y EPDM brindan un excelente rendimiento a altas temperaturas.

Condiciones de presión

Evalúe las condiciones de presión de la aplicación y seleccione materiales que puedan soportar el rango de presión esperado. Los materiales duros de la cara del sello, como el carburo de tungsteno y el carburo de silicio, son adecuados para aplicaciones de alta presión, mientras que los elastómeros con buena resistencia mecánica, como Buna y Viton, pueden soportar presiones de moderadas a altas.

Fuerza mecánica

Considere las propiedades mecánicas de la cara del sello y los materiales elastómeros, como dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la abrasión. Elija materiales que puedan soportar las tensiones mecánicas y las condiciones abrasivas de la aplicación para garantizar un rendimiento de sellado a largo plazo.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los materiales más duraderos para aplicaciones de alta presión?

Para aplicaciones de alta presión, los materiales de la cara del sello más duraderos son el carburo de tungsteno y el carburo de silicio. Estos materiales ofrecen una resistencia al desgaste, dureza y resistencia mecánica excepcionales, lo que los hace adecuados para entornos exigentes. Los elastómeros con buenas propiedades mecánicas, como Viton y Buna, también pueden soportar condiciones de alta presión.

¿Existen materiales que sean particularmente resistentes a la corrosión química?

Los materiales cerámicos, como el óxido de aluminio, y las cerámicas avanzadas, como el carburo de silicio, proporcionan una excelente resistencia química a una amplia gama de productos químicos, incluidos ácidos, álcalis y disolventes. Los elastómeros de fluorocarbono, como Viton, también ofrecen una resistencia química excepcional a productos químicos agresivos y son adecuados para aplicaciones exigentes en la industria de procesamiento químico.

¿Puedo utilizar el mismo material para todas las partes del sello?

No se recomienda utilizar el mismo material para todas las partes del sello, ya que los diferentes componentes tienen requisitos específicos. Las caras de los sellos suelen estar hechas de materiales duros como cerámica, carburos o carbono, mientras que los sellos secundarios (elastómeros) están hechos de materiales más blandos como Buna, EPDM o Viton.