Un único sello mecánico Una falla cuesta alrededor de $2,500 solo en mano de obra. Eso sin contar las pérdidas de producción, que pueden ascender a decenas de miles. Y esto es lo que la mayoría de las instalaciones desconocen: los problemas del sistema de descarga son la causa de gran parte de estas fallas.
He visto a técnicos reemplazar un sello tras otro en la misma bomba, sin darse cuenta de que el verdadero problema era un orificio obstruido o una presión incorrecta. Una vez que comprenda las causas de los problemas de descarga, los detectará antes de que destruyan sus sellos.
Los problemas de descarga más comunes se dividen en cuatro categorías: problemas de presión, problemas de caudal, contaminación y fallos de temperatura. Cada uno presenta señales de advertencia específicas. Esta guía le enseñará a reconocerlas y a solucionar las causas principales, no solo a cambiar piezas.
¿Cuáles son las señales de advertencia de problemas de limpieza del sello mecánico?
Tus sellos te dicen cuando algo anda mal contigo el rubor sistema. Solo necesitas saber qué buscar.
Indicadores visuales que puedes detectar durante las rondas
La acumulación de polvo de carbón negro en el exterior de un sello es una de las señales de advertencia más claras. Este polvo indica que las superficies del sello no reciben suficiente lubricación o que la película de líquido entre ellas se está vaporizando. En cualquier caso, el sistema de descarga no funciona correctamente.
Otras señales de alerta visuales incluyen:
- Fugas o goteos visibles alrededor del casquillo de sellado
- Acumulación o cristalización de producto cerca de las caras del sello
- Decoloración de componentes del sello (a menudo indica daño por calor)
- Manchas húmedas o manchas en los pisos debajo de la bomba
Sonidos y síntomas operativos
Un chirrido durante el funcionamiento casi siempre indica una lubricación insuficiente. Las superficies de sellado están secas o casi secas.
Esté atento a estos síntomas operativos:
- Ruidos chirriantes o chirridos provenientes del área del sello
- Vibración inusual que no existía antes
- Las lecturas del indicador de temperatura suben por encima de lo normal
- Fluctuaciones de presión en los manómetros de su sistema de descarga
Cualquier cambio repentino respecto de las lecturas basales normales merece atención inmediata.
¿Qué le indican los patrones de desgaste en los sellos defectuosos?
Al extraer un sello defectuoso, el patrón de desgaste lo revela. Las ranuras o muescas cortadas en la cara del sello indican contaminación abrasiva o presión excesiva que aplasta la película lubricante.
Las grietas por calor (esas pequeñas grietas que parecen barro seco) se deben a la tensión térmica. El sello se calentó demasiado. Esto suele indicar que el sistema de descarga no eliminó suficiente calor.
Las marcas en la cara indican contaminación que se filtró entre las caras del sello. El fluido de lavado trajo partículas que no deberían estar allí.
¿Un desgaste uniforme en toda la cara? En realidad, es un desgaste normal al final de su vida útil. El desgaste desigual, en cambio, indica problemas de alineación o vibración.
¿Por qué la presión de descarga del sello es incorrecta?
Una presión de descarga incorrecta es una de las formas más rápidas de dañar un sello mecánico. Si es demasiado baja, el fluido del proceso lo contamina. Si es demasiado alta, se aplasta la película lubricante entre las caras.
¿Cuál debería ser la presión de descarga normal?
La presión correcta depende de tu plan de descarga y aplicación:
| Plan de descarga | Presión requerida |
|---|---|
| Estándar (Plan 11) | 10-15 psi por encima cámara de sellado presión |
| Plan API 32 | Mínimo 15 psi (1 bar) por encima presión del prensaestopas |
| Plan API 53A | Mínimo 1.5 bar por encima de la presión de la cámara de sellado |
| Margen de vapor | Mínimo 50 psi por encima de la presión de vapor del fluido (según API 682) |
Estas no son sugerencias. Son los requisitos mínimos para un funcionamiento fiable del sello.
¿Qué causa la baja presión de descarga?
Cuando la presión cae por debajo de las especificaciones, comience a buscar estas causas comunes:
- Orificio o filtro obstruido: por lejos el culpable más común
- Fugas en tuberías, accesorios o conexiones
- Líneas de suministro de tamaño insuficiente que restringen el flujo
- Mal funcionamiento del regulador o configuración incorrecta
- Presión de fuente insuficiente (su suministro no puede entregar lo que necesita)
Un medidor de flujo puede ayudarle a detectar problemas rápidamente. Un flujo superior al normal con una presión más baja suele indicar una fuga en el sello facial. Un flujo inferior con una presión más alta indica una obstrucción del filtro.
¿Qué causa la alta presión de descarga?
La alta presión causa tantos daños como la baja. Las caras del sello se presionan con demasiada fuerza, destruyendo la película lubricante.
Buscar:
- Regulador desajustado o atascado
- Líneas de retorno bloqueadas que impiden que el fluido salga de la cámara de sellado
- Válvulas cerradas o parcialmente cerradas
- Tamaño de orificio incorrecto (demasiado pequeño restringe el flujo)
Cuando la presión sigue aumentando más allá de los valores esperados, es probable que el regulador esté mal ajustado o atascado.
¿Cómo diagnosticar problemas de presión paso a paso?
He aquí un enfoque sistemático que funciona:
Paso 1: Primero verifique la precisión del calibre. He visto a técnicos pasar horas solucionando un problema inexistente, todo por culpa de un manómetro sin calibrar. Compare su lectura con la de un manómetro en buen estado antes de hacer nada.
Paso 2: Verifique la presión en la fuente y en el sello. Mida ambos puntos. Una diferencia considerable entre ellos indica que el problema está en la tubería.
Paso 3: Inspeccione la configuración y el funcionamiento del regulador. ¿Está bien configurado? ¿Responde al ajustarlo? Un regulador atascado no regula nada.
Paso 4: Busque fugas, bloqueos y restricciones. Revise la línea. Revise cada conexión. Busque puntos húmedos, tubos doblados o componentes obstruidos.
Paso 5: Compare las lecturas con las especificaciones de diseño. Consulte la hoja de datos del fabricante del sello. La presión estimada de la cámara del sello debería aparecer allí. Si el valor medido no coincide, ha encontrado el problema.
¿Por qué el caudal de descarga de mi sello es inadecuado?
Los problemas de caudal son engañosos. Puede que tenga lecturas de presión perfectas, pero si el caudal es incorrecto, el sello seguirá fallando.
¿Cuánto flujo necesita realmente mi sello?
El caudal requerido varía según el tipo de sello y el tamaño del eje:
| Tipo de sello | Requisito de caudal |
|---|---|
| Mínimo general | 0.25-0.50 gpm |
| Sellos de componentes (en funcionamiento) | 3-4 gpm por pulgada de diámetro del eje |
| Sellos de cartucho | Aproximadamente 1/3 de los requisitos de sellado de componentes |
| Inactivo/en espera | Aproximadamente la mitad del caudal de funcionamiento |
Los sellos de cartucho modernos requieren mucho menos flujo que los sellos de componentes más antiguos. Por eso son más fiables. Pero incluso los sellos de cartucho requieren cierto flujo.
¿Qué sucede cuando el flujo es demasiado bajo?
Un flujo insuficiente genera una serie de problemas. El sistema de descarga no puede eliminar el calor con la suficiente rapidez, por lo que la temperatura sube. Los contaminantes se acumulan en las caras del sello porque nada los elimina. La película lubricante entre las caras se vuelve demasiado delgada.
Las superficies del sello experimentan una mayor presión de contacto. La abrasión se acelera. En casos extremos, se produce un funcionamiento en seco, lo que puede destruir un sello en menos de 30 segundos.
¿Qué sucede cuando el flujo es demasiado alto?
Un flujo excesivo erosiona las caras del sello y otros componentes. El fluido a alta velocidad desgasta las superficies del sello.
También desperdicia líquido de descarga y aumenta los costos operativos. Los sellos sin controles de flujo adecuados pueden consumir entre 20 y 30 galones por minuto. Esto se acumula rápidamente.
¿Cómo puedo verificar y corregir problemas de flujo?
Paso 1: Mida el caudal real en la entrada del sello. No adivine. Utilice un caudalímetro o un recipiente calibrado y un cronómetro.
Paso 2: Verifique si hay bloqueos en el orificio mediante la prueba de caída de temperatura. Con un sistema Plan 11, mida la temperatura a través del orificio. Si la temperatura baja más del 10 %, el orificio está obstruido. Límpielo inmediatamente.
Paso 3: Inspeccione los filtros, filtros y separadores ciclónicos. Los componentes obstruidos restringen el flujo. Revise el estado y limpie o reemplace según sea necesario.
Paso 4: Verifique que el tamaño de la tubería coincida con los requisitos. API 682 especifica tubos de mínimo 12 mm (0.5″) para ejes de 60 mm y más pequeños, y 18 mm (0.75″) para ejes más grandes.
Paso 5: Confirme que las posiciones de las válvulas sean correctas. Suena obvio, pero he visto fallas en los sellos causadas simplemente por una válvula que quedó parcialmente cerrada.
¿Qué causa los problemas de contaminación del sello de descarga?
La contaminación convierte el sistema de descarga en un sistema de suministro abrasivo. En lugar de proteger el sello, lo destruye.
¿Cuáles son las fuentes comunes de contaminación por descarga de inodoro?
La contaminación puede provenir de casi cualquier lugar:
- Acumulación de minerales del agua de las plantas (calcio, sílice, hierro)
- Partículas de corrosión de tuberías envejecidas
- El fluido del proceso migra hacia el sistema de descarga
- Residuos procedentes del desgaste de la bomba (impulsor, voluta, anillos de desgaste)
- Crecimiento bacteriano en sistemas de fluidos de barrera de circuito cerrado
El agua de planta es un problema frecuente. Los usuarios finales deben verificar que su agua de sellado cumpla con los estándares de la industria en cuanto a tamaño de impurezas, contenido de silicato, impurezas orgánicas, contenido de hierro y dureza del agua.
¿Cómo daña la contaminación los sellos?
Las partículas abrasivas rayan las superficies del sello. ¿Esas superficies ultraplanas y ultralisas que mantienen el sello en funcionamiento? La contaminación las raya. Una vez dañadas, las fugas aumentan.
Los depósitos obstruyen los orificios y filtros, reduciendo el flujo. La contaminación química ataca los elastómeros: las juntas tóricas se hinchan, endurecen o agrietan. Los sólidos se acumulan en las superficies y aceleran el desgaste.
¿Por qué las temperaturas de mis sellos son altas?
El calor daña los sellos. Cada componente tiene límites de temperatura, y superarlos acelera su degradación.
¿Qué límites de temperatura debo tener en cuenta?
La norma API 682 recomienda limitar el aumento de temperatura de la cámara de sellado a menos de 10 °F. Esto no deja mucho margen de error.
El margen de presión de vapor también es importante. La presión de la cámara de sellado debe mantenerse al menos 50 psi por encima de la presión de vapor del fluido a temperatura de funcionamiento. Si cae por debajo de ese margen, el fluido comienza a evaporarse entre las caras del sello. Ese vapor no proporciona lubricación.
Consulte las especificaciones de su proveedor de sellos para conocer los límites específicos del material. Los diferentes elastómeros y materiales de cara tienen diferentes tolerancias.
¿Qué causa el sobrecalentamiento en los sistemas de descarga?
Las altas temperaturas generalmente se deben a una de estas causas:
- Caudal de descarga inadecuado (capacidad de enfriamiento insuficiente)
- Mal funcionamiento o suciedad del intercambiador de calor
- Problemas de suministro de agua de refrigeración (flujo, temperatura o disponibilidad)
- Plan de descarga incorrecto para la aplicación
- Fluidos de alta viscosidad que generan un exceso de calor por fricción
Las caras del sello generan calor con solo rozarse. En condiciones normales, la descarga disipa ese calor. Cuando falla la refrigeración, el calor se acumula.
¿Cómo puedo solucionar problemas de temperatura?
Paso 1: Mida la temperatura en la entrada y la salida de descarga. Esto le indica la cantidad de calor que elimina la descarga.
Paso 2: Verifique el rendimiento del intercambiador de calor. Compare la caída de temperatura en el enfriador con las especificaciones de diseño. La suciedad reduce la transferencia de calor.
Paso 3: Verifique el flujo y la temperatura del agua de enfriamiento. ¿El sistema de agua de la planta proporciona un flujo adecuado a la temperatura correcta?
Paso 4: Confirme que el caudal de descarga cumpla con los requisitos. Un caudal bajo significa una capacidad de enfriamiento baja.
Paso 5: Revise si el plan de descarga actual se adapta a la aplicación. En ocasiones, la selección del plan original no se ajustaba a las condiciones de servicio. Las aplicaciones de alta temperatura podrían requerir el Plan 21 (que añade un enfriador) en lugar del Plan 11 básico.
¿Cuáles son los defectos más comunes en las tuberías del sistema de descarga?
Una tubería defectuosa anula cualquier otra cosa que hagas bien. El mejor sellado y el plan de descarga perfecto no servirán de nada si la tubería impide un flujo adecuado.
¿Cuáles son los estándares correctos de instalación de tuberías?
API 682 detalla los requisitos:
| Parámetro | Especificaciones |
|---|---|
| Material | Acero inoxidable serie 300 (EN 1.4401) |
| Tamaño mínimo de tubería (eje ≤60 mm) | 12 mm (0.5 ″) |
| Tamaño mínimo de tubería (eje > 60 mm) | 18 mm (0.75 ″) |
| Pendiente | Mínimo 10 mm por 240 mm, continuo hacia arriba hasta el depósito |
| Orificio del orificio | Mínimo 3 mm (0.125″) |
| Volumen del depósito (eje ≤60 mm) | Mínimo 12 litros (3 galones) |
Este requisito de pendiente es fundamental. Todas las líneas deben tener una pendiente ascendente continua desde el prensaestopas hasta el depósito. Se recomienda una pendiente de 40 mm por metro (media pulgada por pie).
¿Qué errores en las tuberías provocan fallas en la descarga?
Veo los mismos errores una y otra vez:
- Dirección de pendiente incorrecta: la tubería debe inclinarse hacia arriba hasta el depósito, no hacia abajo.
- Codos apretados de 90 grados en lugar de flexiones suaves y graduales
- Tubería de tamaño insuficiente que crea restricciones de flujo
- Bolsas de aire debido a una ventilación inadecuada (especialmente en bombas verticales)
- Tubos engarzados, doblados o dañados
El aire en el sistema es particularmente problemático. La inclusión de aire al arrancar puede causar problemas con el... sistema de soporte de sello. Ventile el circuito de tuberías antes de comenzar, especialmente en bombas verticales.
¿Cómo inspecciono y corrijo problemas de tuberías?
Recorrer toda la línea desde el sello hasta el depósito:
- Verifique la pendiente continuamente: sin desniveles, sin zonas planas, sin pendientes inversas
- Busque torceduras, curvas cerradas o secciones aplastadas
- Verifique que todas las conexiones estén bien ajustadas y sin fugas.
- Confirme que los respiraderos estén instalados en puntos altos y que funcionen correctamente.
- Verifique que el tamaño de los tubos coincida con las especificaciones en todo momento.
Cualquier restricción en la línea reduce el flujo. Un solo codo apretado puede cortar el flujo lo suficiente como para causar problemas.
¿Cómo puedo solucionar problemas con planes de limpieza de API específicos?
Los distintos planes de descarga fallan de distintas maneras. Saber qué buscar agiliza la resolución de problemas.
Plan API 11: ¿Qué falla con la recirculación interna?
El Plan 11 es la configuración más común. Toma el fluido de la descarga de la bomba a través de un orificio y lo envía a la cámara de sellado. Es simple, pero no infalible.
Problemas del Plan Común 11:
- Obstrucción del orificio: verifique la caída de temperatura en el orificio; una caída de más del 10 % significa que está obstruido
- Presión diferencial inadecuada (no hay suficiente diferencia entre la descarga y la cámara de sellado)
- Fluido de proceso sucio que contamina el sello
- Confusión entre conexiones de drenaje y descarga (no son lo mismo)
Una pregunta frecuente: ¿Adónde va el líquido de descarga tras entrar en el sello? Pasa a través del sello y regresa a la bomba a través del... casquillo de gargantaLa conexión de drenaje es para el lado de la atmósfera, no para el lado del proceso.
Plan API 32: ¿Qué falla con el vaciado externo?
El Plan 32 utiliza una fuente externa de fluido limpio. Es ideal para procesos sucios, pero presenta sus propios modos de fallo:
- Presión de suministro insuficiente (debe ser al menos 15 psi superior a la presión del prensaestopas)
- Los operadores restringen el flujo durante el modo de espera para minimizar el consumo, lo que provoca fallas en el arranque.
- Acumulación de minerales en las válvulas de control de flujo del agua de la planta
- La temperatura no está controlada adecuadamente
Ese problema de la reserva merece especial atención. Algunos operadores restringen el flujo a las bombas en reserva caliente para ahorrar agua y evitar el enfriamiento. Esto provoca contaminación y corrosión. Al arrancar la bomba, el sello falla casi inmediatamente.
Plan API 52/53: ¿Qué falla en los sistemas de sellado dual?
Los sistemas de doble sello con fluido amortiguador o barrera son más complejos:
- Degradación o contaminación del fluido de barrera con el paso del tiempo
- Presurización incorrecta: el Plan 53 requiere mantener la presión por encima de la cámara de sellado
- Caída de presión en el suministro de nitrógeno (el acumulador o el suministro se agotan)
- Fugas del sistema que permiten que el fluido del proceso contamine la barrera
- No se pudo reemplazar el líquido después falla del sello
Nunca reutilice el fluido de barrera después de una falla en el sello. La contaminación causada por la falla permanece en el fluido y daña el sello de repuesto. Limpie todo el sistema (depósito y tubos) antes de rellenarlo.
Resumen
La mayoría de los problemas de purga de sellos mecánicos se deben a cuatro factores: presión, flujo, contaminación o temperatura. Si se solucionan correctamente, sus sellos durarán años en lugar de meses.
Empiece por lo básico. Revise sus manómetros a diario. Revise sus tuberías. Busque las señales de advertencia antes de que se conviertan en fallas. Cuando un sello falle, tómese el tiempo para averiguar por qué.
Tus focas intentan decirte algo. Ahora sabes escuchar.
