¿Qué sucede cuando fallan los sellos mecánicos en las bombas centrífugas?

Los sellos mecánicos son componentes críticos en las bombas centrífugas que evitan fugas del fluido bombeado. Cuando estos sellos fallan, puede provocar una variedad de problemas que afectan el rendimiento, la confiabilidad y la longevidad de la bomba. Este artículo examinará en detalle las diversas consecuencias que pueden ocurrir debido a la falla de los sellos mecánicos en bombas centrífugas.

Fuga de fluido bombeado

Las fugas son el problema más común asociado con las fallas de los sellos mecánicos y representan más del 40% de todas las fallas de los sellos.

La función principal de un sello mecánico es evitar fugas del fluido bombeado desde la carcasa de la bomba. Cuando un sello falla, permite que el fluido bombeado escape, lo que reduce la eficiencia del bombeo y genera posibles riesgos para la seguridad. Dependiendo de la naturaleza del fluido que se bombea, las fugas también pueden causar daños ambientales o violar las regulaciones.

Erosión del impulsor

La fuga de líquido de un sello mecánico defectuoso puede causar erosión de las paletas del impulsor. A medida que el fluido escapa a través del sello dañado, a menudo contiene partículas abrasivas que desgastan el material del impulsor con el tiempo. Esta erosión reduce la eficiencia hidráulica del impulsor, lo que lleva a una disminución del rendimiento de la bomba.

La erosión del impulsor es particularmente problemática cuando se bombean lodos o líquidos con sólidos suspendidos. Los estudios han encontrado que incluso un pequeño aumento en el espacio libre entre el impulsor y la carcasa debido a la erosión puede reducir la eficiencia de la bomba en 2-5%. En casos severos, la erosión del impulsor puede provocar una falla total del impulsor, lo que requiere un reemplazo costoso.

Desgaste de manga/eje

Además de impactar el impulsor, la fuga de líquido debido a un sello defectuoso también puede causar desgaste en el eje o el manguito de la bomba. A medida que el fluido se escapa, puede transportar residuos y contaminantes que actúan como abrasivos y desgastan gradualmente la superficie del eje o manguito. Este desgaste puede crear ranuras, rayones u otras irregularidades que dañen las superficies de sellado.

Ranurado, abolladura, rayado del eje

Más allá del desgaste gradual, la falla del sello también puede provocar daños más graves al eje de la bomba, como ranuras, abolladuras o rayones profundos. Esto suele ocurrir cuando las caras del sello se desalinean o se dañan, lo que permite que partículas duras queden atrapadas entre las caras del sello y el eje.

A medida que el eje gira, estas partículas atrapadas pueden crear rayones profundos o marcas de hendiduras en la superficie del eje. También se pueden formar abolladuras si residuos más grandes impactan el eje con suficiente fuerza. Este tipo de daño puede provocar rápidamente una falla en el sello, ya que los rayones y abolladuras proporcionan vías de fuga para el fluido bombeado.

Corrosión del eje del sello

La falla del sello mecánico puede exponer el eje de la bomba a fluidos corrosivos, lo que acelera la corrosión y la degradación del material del eje. Muchos fluidos bombeados contienen sustancias químicas que pueden reaccionar con la metalurgia del eje, debilitándolo con el tiempo.

La corrosión es particularmente perjudicial porque puede extenderse más allá del área de sellado inmediata y afectar una porción más grande del eje. Este daño generalizado puede complicar la reparación del eje y requerir un reemplazo completo. La corrosión también puede aumentar la rugosidad de la superficie del eje, impidiendo que el sello mecánico logre un sello hermético incluso si se elimina el daño visible.

Intermitente o grabado

Para fluidos con puntos de ebullición bajos, las fugas en el sello mecánico pueden hacer que el fluido se vaporice rápidamente al experimentar una caída de presión después de escapar de la bomba. Esta rápida vaporización, conocida como flasheo o grabado, puede desgastar las caras del sello y calentar los componentes del sello, lo que provoca fallas prematuras. El tapajuntas también puede crear altas temperaturas localizadas que causan distorsión térmica de las caras del sello, lo que resulta en más fugas.

Preocuparse

El desgaste ocurre cuando hay movimiento relativo entre los componentes del sello mecánico, a menudo debido a una instalación inadecuada, mala lubricación o distorsión de las caras del sello. Este movimiento relativo provoca deslizamiento y fricción de pequeña amplitud entre las superficies, lo que provoca desgaste y fatiga.

El desgaste puede crear áreas debilitadas en las caras del sello que son propensas a agrietarse y romperse. También puede generar pequeñas partículas que contaminan las superficies de sellado, aumentando la abrasión y las fugas.

Vibración y ruido excesivos

Un sello mecánico defectuoso puede generar vibraciones y ruidos excesivos, lo que a menudo indica problemas subyacentes más graves. A medida que las caras del sello se desgastan o dañan, pueden perder su superficie lisa y plana, creando un desequilibrio que hace que el eje vibre. La fuga de fluido también puede causar cavitación, donde la rápida formación y colapso de burbujas de vapor generan vibración y ruido.

Parada y tiempo de inactividad de la bomba

En última instancia, la falla del sello mecánico puede provocar el apagado completo de la bomba y un tiempo de inactividad no planificado. Cuando un sello falla catastróficamente, puede causar daños secundarios a otros componentes de la bomba, lo que requiere reparaciones extensas. En algunos casos, el costo de reparar una bomba gravemente dañada puede exceder el costo de reemplazo.