Sellos mecánicos para aplicaciones de alta temperatura

En entornos industriales de alta temperatura, es fundamental mantener la integridad y la confiabilidad de los sellos mecánicos. Se requieren materiales y diseños especializados para soportar tensiones térmicas extremas y evitar fugas en aplicaciones críticas.

Este artículo explorará las consideraciones y soluciones clave para los sellos mecánicos que operan en condiciones de alta temperatura.

Modos de falla comunes debido a altas temperaturas

Degradación térmica de los materiales de las caras de sellado

Las altas temperaturas pueden provocar la degradación térmica del cara de foca materiales, lo que provoca un desgaste prematuro y fallos. El calor generado durante el funcionamiento puede romper la estructura molecular de las caras del sello, lo que hace que pierdan sus propiedades mecánicas y estabilidad dimensional. Este deterioro puede provocar un aumento de las fugas, una reducción de la eficacia del sellado y, en última instancia, un fallo del sello.

Expansión térmica y distorsión

La expansión térmica diferencial entre los componentes del sello y el equipo circundante puede causar distorsión y desalineación de las caras del sello. A medida que aumenta la temperatura, los distintos materiales se expanden a diferentes velocidades, lo que puede generar espacios o hacer que las caras del sello se deformen. Esta distorsión puede provocar un aumento de las fugas, un desgaste acelerado y una reducción del rendimiento del sellado.

Descomposición y carbonización del lubricante

Las altas temperaturas pueden provocar la descomposición y carbonización de los lubricantes utilizados en los sellos mecánicos. El calor puede degradar las propiedades del lubricante, reduciendo su eficacia para minimizar la fricción y el desgaste entre las caras del sello. La carbonización se produce cuando el lubricante se descompone y forma depósitos de carbón duros y abrasivos en las caras del sello, lo que acelera el desgaste y las fugas.

Degradación del sello secundario

El entorno de alta temperatura también puede afectar a los sellos secundarios, como las juntas tóricas o las juntas, que se utilizan en los sellos mecánicos. Estos sellos suelen estar hechos de materiales elastoméricos que pueden degradarse y perder su elasticidad cuando se exponen a altas temperaturas. La degradación de los sellos secundarios puede provocar fugas, lo que compromete el rendimiento general del sellado del sello. sello mecánico.

Choque térmico y ciclos

Los cambios rápidos de temperatura, conocidos como choque térmico, pueden provocar una tensión importante en los componentes del sello mecánico. Los ciclos térmicos, en los que el sello experimenta ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento, pueden provocar fatiga y agrietamiento de las caras del sello y otros componentes. Estas tensiones térmicas pueden reducir la vida útil del sello y aumentar la probabilidad de una falla prematura.

Tipos de sellos mecánicos para altas temperaturas

Al seleccionar sellos mecánicos para aplicaciones de alta temperatura, es importante tener en cuenta las características de diseño específicas que permiten un funcionamiento confiable en condiciones extremas. Los siguientes tipos de sellos mecánicos se utilizan comúnmente en entornos de alta temperatura:

Sellos individuales

Los sellos mecánicos simples constan de un solo conjunto de superficies de sellado, generalmente fabricadas con materiales capaces de soportar altas temperaturas. Estos sellos se utilizan a menudo en aplicaciones en las que el fluido del proceso no es altamente volátil o peligroso. Los principales materiales de las superficies de sellado para sellos simples de alta temperatura incluyen:

• Carburo de silicio: ofrece una excelente resistencia al calor y al choque térmico.
• Carburo de tungsteno: proporciona alta dureza y resistencia al desgaste a temperaturas elevadas.
• Grafito de carbono: presenta buena conductividad térmica y propiedades autolubricantes.

Para mejorar el rendimiento de los sellos individuales en aplicaciones de alta temperatura, se pueden incorporar al diseño del sello características adicionales como camisas de enfriamiento, aletas de disipación de calor y barreras térmicas.

Sellos dobles

Sellos mecánicos dobles Proporcionan una capa adicional de protección en entornos de alta temperatura, lo que los hace adecuados para aplicaciones que involucran fluidos peligrosos o volátiles. Estos sellos constan de dos juegos de caras de sellado, con un fluido de barrera que circula entre ellas. El fluido de barrera sirve para lubricar las caras de sellado, disipar el calor y evitar que el fluido del proceso se escape a la atmósfera.

Algunos fluidos de barrera comúnmente utilizados incluyen:

• Fluidos a base de glicol: ofrecen buena estabilidad térmica y propiedades de transferencia de calor.
• Fluidos de perfluoropoliéter (PFPE): proporcionan una excelente resistencia química y térmica
• Fluidos a base de silicona: presentan buena estabilidad térmica y baja volatilidad.

Los sellos dobles para aplicaciones de alta temperatura también pueden incorporar sistemas de enfriamiento, como intercambiadores de calor o enfriadores de aire, para mantener la temperatura del fluido de barrera dentro de límites aceptables.

Sellos de cartucho

Los sellos mecánicos de cartucho son unidades preensambladas que combinan los componentes de sellado, la placa de empaquetadura y el manguito en un solo paquete fácil de instalar. Estos sellos ofrecen varias ventajas en aplicaciones de alta temperatura, entre ellas:

• Instalación y mantenimiento simplificados: los sellos de cartucho reducen el riesgo de montaje incorrecto y minimizan el tiempo de inactividad durante el reemplazo del sello.
• Alineación mejorada de la cara del sello: el diseño preensamblado garantiza una alineación adecuada de las caras de sellado, lo que reduce el riesgo de falla prematura debido a la desalineación.
• Prevención de fugas mejorada: los sellos de cartucho a menudo incorporan elementos de sellado secundarios, como juntas tóricas o empaquetaduras, para evitar fugas entre los componentes del sello y el equipo.

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