¿Qué son los sellos mecánicos de fuelle metálico?

¿Qué son los sellos mecánicos de fuelle metálico?

Los sellos mecánicos con fuelle metálico son dispositivos de sellado especializados diseñados para evitar fugas de fluidos o gases en equipos rotativos, como bombas, compresores y mezcladores. Estos sellos constan de un fuelle metálico, generalmente fabricado con acero inoxidable de alta calidad, unido a una cara fija y otra giratoria. El fuelle metálico proporciona un sello flexible y sensible a la presión que puede adaptarse a la desalineación axial y angular mientras mantiene una interfaz de sellado estable.

Los componentes principales de un sello mecánico con fuelle metálico incluyen el fuelle metálico, la cara estacionaria (generalmente hecha de un material duro como carburo de silicio o carburo de tungsteno), la cara giratoria (a menudo hecha de carbono o un material similar) y los elementos de sellado secundarios, como juntas tóricas o juntas. El fuelle metálico actúa como un resorte, proporcionando la fuerza de cierre necesaria para mantener las caras de sellado en contacto y mantener un sello hermético.

Cómo funcionan los sellos mecánicos con fuelle metálico

Los sellos mecánicos con fuelle metálico funcionan según el principio de mantener una película fina de fluido entre las caras fijas y giratorias. El fuelle metálico, que está soldado a la cara fija, se flexiona para adaptarse al movimiento axial y angular, manteniendo al mismo tiempo una fuerza de cierre constante en las caras de sellado. Esta fuerza de cierre se genera mediante la presión del fluido sellado que actúa sobre el área efectiva del fuelle y la fuerza del resorte del propio fuelle.

A medida que el equipo rotatorio funciona, la cara giratoria se mueve con el eje mientras que la cara estacionaria permanece fija. La película de fluido entre las caras lubrica y enfría la interfaz de sellado, lo que minimiza el desgaste y evita el contacto directo entre las caras. El fuelle metálico se ajusta continuamente para mantener el contacto óptimo de la cara de sellado, incluso en condiciones de funcionamiento variables, como cambios en la presión, la temperatura o la posición del eje.

Diseño de sellos mecánicos de fuelle metálico

1. Material de fuelle:El fuelle metálico generalmente está hecho de acero inoxidable de alta calidad, como 316L o Hastelloy C, para brindar excelente resistencia a la corrosión, flexibilidad y durabilidad.
2. Materiales de sellado de superficies:Las caras fijas y giratorias se seleccionan en función de su compatibilidad con el fluido sellado y su capacidad para soportar las condiciones de funcionamiento. Las combinaciones de materiales de cara más comunes incluyen carburo de silicio contra carbono, carburo de tungsteno contra carbono y carburo de silicio contra carburo de silicio.
3. Configuración de fuelle:El número de circunvoluciones, el espesor de la pared y la longitud total de los fuelles metálicos están diseñados para proporcionar la fuerza de resorte y la flexibilidad necesarias para la aplicación específica.
4. Elementos de sellado secundarios:Las juntas tóricas, empaquetaduras y otros elementos de sellado secundarios se seleccionan en función de su compatibilidad con el fluido sellado y su capacidad para proporcionar un sellado estático confiable entre los componentes del sello mecánico y el equipo.

Ventajas de los sellos mecánicos con fuelle metálico

• Excelente rendimiento de sellado:El diseño sensible a la presión de los fuelles metálicos garantiza que las caras de sellado mantengan un contacto óptimo, lo que da como resultado un sello hermético y altamente eficiente.
• Durabilidad y fiabilidad:La construcción totalmente metálica de los fuelles proporciona una durabilidad superior y resistencia a la fatiga, la corrosión y las altas temperaturas en comparación con los fuelles elastoméricos u otros dispositivos de sellado.
• Bajo mantenimientoLos sellos mecánicos de fuelle metálico requieren un mantenimiento mínimo debido a su diseño robusto y la ausencia de componentes propensos al desgaste, como resortes o juntas tóricas dinámicas.
• Diseño compacto:Los fuelles y las caras de sellado integrados permiten un diseño compacto que ahorra espacio y que se puede instalar fácilmente en una variedad de configuraciones de equipos.
• Amplia gama de aplicaciones:Los sellos mecánicos con fuelle metálico se pueden utilizar en una amplia gama de industrias y aplicaciones, incluidos entornos de alta presión, alta temperatura y químicamente agresivos.

¿Para qué se utilizan los sellos mecánicos de fuelle metálico?

• ZapatillasLos sellos de fuelle metálico se utilizan comúnmente en bombas centrífugas, bombas de desplazamiento positivo y bombas criogénicas para evitar fugas de líquidos o gases.
• Compresores:En aplicaciones de compresores, se utilizan sellos de fuelle metálico para sellar gases de alta presión y evitar la contaminación del medio comprimido.
• Mezcladores y agitadoresLos sellos de fuelle metálico se emplean en equipos de mezcla y agitación para contener fluidos de proceso y evitar fugas en el eje.
• Refinerías y plantas petroquímicas.:En la industria del petróleo y el gas, los sellos de fuelle metálico se utilizan en bombas, compresores y otros equipos rotativos para manipular hidrocarburos, solventes y otros fluidos agresivos.
• Procesamiento químicoLos sellos de fuelle metálico se utilizan en plantas de fabricación de productos químicos para sellar bombas y otros equipos que manipulan productos químicos corrosivos o tóxicos.
• Generación de energía:En las plantas de energía, los sellos de fuelle metálico se utilizan en bombas de alimentación de calderas, bombas de agua circulante y otros equipos críticos para garantizar un funcionamiento confiable y evitar fugas.
• Procesamiento farmacéutico y alimentarioLos sellos de fuelle metálico se utilizan en aplicaciones higiénicas y asépticas para mantener la pureza del producto y evitar la contaminación.

Factores a tener en cuenta al elegir sellos mecánicos con fuelle metálico

Forma de placa

La forma de las placas metálicas utilizadas en los fuelles puede afectar significativamente la flexibilidad y durabilidad del sello. Las placas planas ofrecen simplicidad pero pueden ser más propensas a la fatiga, mientras que las placas formadas pueden proporcionar una mayor flexibilidad y distribución de la tensión.

Ángulo

El ángulo en el que se sueldan las placas metálicas afecta la capacidad del fuelle para comprimirse y expandirse. Un ángulo mayor permite una mayor compresión, pero puede reducir la estabilidad del sello. Por el contrario, un ángulo menor proporciona una mayor estabilidad, pero limita el rango de compresión.

Integridad de la soldadura

Una soldadura de mala calidad puede provocar fugas, corrosión y fallas prematuras. Asegúrese de que los sellos mecánicos con fuelle metálico que elija tengan soldaduras consistentes y de alta calidad que puedan soportar las exigencias de su aplicación.

Espesor de la placa (placas delgadas)

Las placas metálicas delgadas ofrecen la ventaja de una mayor flexibilidad, lo que permite que los fuelles se compriman y expandan con mayor facilidad. Sin embargo, las placas más delgadas pueden ser más susceptibles a sufrir daños y desgaste.

Controlar las vibraciones

Las vibraciones pueden provocar una tensión importante en los sellos mecánicos con fuelle metálico, lo que provoca fatiga y fallas. Implementar medidas de control de vibraciones, como usar materiales amortiguadores o diseñar el sello con características resistentes a las vibraciones, puede ayudar a prolongar la vida útil del sello y mantener su rendimiento en entornos de alta vibración.

Fuelle de doble capa

Para aplicaciones que requieren mayor resistencia y durabilidad, los fuelles de doble capa pueden ser una excelente opción. Estos fuelles cuentan con dos capas de placas de metal, lo que proporciona una mayor resistencia a las fluctuaciones de presión y temperatura. Los fuelles de doble capa son especialmente adecuados para aplicaciones de alta presión o alta temperatura donde los fuelles de una sola capa pueden no ser suficientes.

Equilibrio de presión y sellado

Lograr el equilibrio adecuado entre la presión y el rendimiento del sello es fundamental para el éxito de los sellos mecánicos con fuelle metálico. La sobrepresurización puede provocar que el fuelle se deforme o falle, mientras que la subpresurización puede provocar fugas.