¿Qué es un sello de compresor?

Los sellos de compresores son componentes críticos en los equipos rotativos, ya que garantizan un funcionamiento seguro y eficiente al evitar fugas y mantener la presión. En el exigente entorno de la maquinaria industrial, estos sistemas de sellado deben soportar condiciones extremas y, al mismo tiempo, ofrecer un rendimiento confiable.

Este artículo explora los fundamentos de los sellos del compresor, profundizando en sus principios de funcionamiento, varios tipos, componentes clave y sistemas de soporte.

¿Qué es un sello de compresor?

Un sello de compresor es un componente fundamental en un sistema de compresores que evita la fuga de aire o gas de proceso de la carcasa del compresor mientras el eje gira. Los sellos de compresor mantienen una barrera entre el gas a alta presión dentro del compresor y la atmósfera, lo que garantiza un funcionamiento eficiente y evita la contaminación ambiental.

Cómo funcionan los sellos del compresor

Los sellos de compresor funcionan creando una barrera entre el eje giratorio y la carcasa estacionaria del compresor. Esta barrera se logra generalmente mediante una combinación de componentes mecánicos, como caras de sello giratorias y estacionarias, y un fluido de sellado, como aceite o gas.

El giratorio cara de foca El sello está unido al eje del compresor, mientras que la cara de sellado estacionaria está fijada a la carcasa del compresor. A medida que el eje gira, las caras de sellado mantienen contacto entre sí, creando un sello que evita fugas. El fluido de sellado se utiliza para lubricar y enfriar las caras de sellado, lo que reduce la fricción y el desgaste.

Tipos de sistemas de sellado

Sistemas de sellado húmedo

Los sistemas de sellado húmedo utilizan un líquido, generalmente aceite, para lubricar y enfriar las superficies del sello. El aceite circula a través del sistema de sellado, lo que proporciona una barrera entre el gas de proceso y la atmósfera. Los sellos húmedos se utilizan comúnmente en aplicaciones donde el gas de proceso es compatible con el aceite de sellado y donde la presencia de aceite en el gas de proceso es aceptable.

Las ventajas de los sistemas de sellado húmedo incluyen:

• Lubricación y refrigeración eficaces de las superficies de sellado.
• Capacidad para manejar altas presiones y temperaturas.
• Diseño y mantenimiento relativamente sencillos.

Las desventajas de los sistemas de sellado húmedo incluyen:

• Posibilidad de contaminación del gas de proceso por aceite
• Mayor consumo de petróleo y mayores costos de eliminación
• Mayor riesgo de fuga de petróleo al medio ambiente

Sistemas de sellado en seco

Los sistemas de sellado en seco, también conocidos como sellos de gas seco, utilizan un gas presurizado, normalmente nitrógeno o gas de proceso, para crear una barrera entre las caras del sello rotatorio y estacionario. El gas se inyecta entre las caras del sello, lo que crea una película fina que evita el contacto y reduce la fricción.

Las ventajas de los sistemas de sellado en seco incluyen:

• Sin contaminación por aceite del gas de proceso.
• Menor consumo de energía debido a la menor fricción.
• Mayor vida útil del sello y menores requisitos de mantenimiento.
• Respetuoso con el medio ambiente, sin riesgos de fugas de aceite.

Las desventajas de los sistemas de sellado en seco incluyen:

• Coste inicial más elevado en comparación con los sellos húmedos
• Mayor complejidad del sistema de sellado.
• Requisito de suministro de gas limpio y seco para el sellado

Disposiciones de sellos

Sellos individuales

Los sellos simples tienen un conjunto de caras de sellado (una cara giratoria y otra estacionaria) que forman un único punto de contacto para evitar fugas. Son el tipo de sello más simple, pero tienen una capacidad limitada en aplicaciones de alta presión o con fluidos lubricantes deficientes.

Los sellos simples se utilizan a menudo en fluidos lubricantes limpios a presiones y temperaturas moderadas. Requieren menos equipo de soporte y tienen un costo menor que los sistemas de sellos múltiples. Sin embargo, si la interfaz del sello simple falla, el fluido del proceso puede filtrarse inmediatamente a la atmósfera.

Sellos en tándem

Los sellos en tándem utilizan dos sellos individuales montados en serie, con un fluido de amortiguación entre ellos que se mantiene a una presión inferior a la del fluido de proceso. Esta disposición proporciona redundancia: si el sello principal falla, el sello secundario contiene el fluido de proceso.

Los dos sellos actúan de forma independiente: el sello primario absorbe toda la caída de presión del fluido de proceso al fluido de amortiguación, mientras que el sello secundario se encarga de la diferencia de presión más pequeña entre el fluido de amortiguación y la atmósfera. Esto permite optimizar cada sello para sus condiciones de presión específicas.

Los sellos en tándem se utilizan a menudo en aplicaciones más peligrosas y de mayor presión donde se requiere seguridad y confiabilidad adicionales. El fluido amortiguador entre los sellos se puede monitorear para detectar fugas en el sello primario antes de que se produzca una fuga externa. Sin embargo, los sellos en tándem son más complejos y costosos que los sellos simples.

Sellos dobles

Los sellos dobles también utilizan dos juegos de caras de sello, pero con un fluido de barrera entre ellos que se mantiene a una presión mayor que la del fluido de proceso. Esto garantiza que si alguno de los sellos falla, el fluido de barrera de mayor presión se filtrará hacia el proceso en lugar de permitir que el fluido de proceso escape.

Las dos etapas del sello trabajan juntas para contener el fluido de barrera. El sello interno maneja la diferencia de presión entre el fluido de barrera y el proceso, mientras que el sello externo maneja la caída de presión entre el fluido de barrera y la atmósfera.

Los sellos dobles brindan máxima seguridad y control de emisiones y se utilizan con fluidos de proceso peligrosos, tóxicos o explosivos. El fluido de barrera suele ser un fluido limpio e inerte compatible con el proceso. Se requieren un depósito externo, una bomba de circulación y un intercambiador de calor para suministrar el fluido de barrera presurizado.

Sistemas de soporte

Sistemas de sellos de aceite

Los sellos húmedos en contacto requieren una película de fluido lubricante entre las caras del sello para minimizar el desgaste y la fricción. En los sistemas de sellos de aceite, esto se logra mediante un aceite que circula desde un depósito externo.

El depósito contiene un suministro de aceite limpio e incorpora elementos de acondicionamiento como calentadores o enfriadores para mantener la viscosidad óptima del aceite. Una bomba de circulación envía aceite a la cavidad del sello, donde lubrica las caras y elimina el calor por fricción. Los controles de flujo y las válvulas de retención mantienen un flujo y una presión de aceite constantes.

Sistemas de sellado de gas

Los sellos de compresores de gas seco utilizan un gas presurizado, generalmente nitrógeno, como medio de sellado entre las caras en lugar de aceite. Esto elimina las complejidades de los sistemas de aceite y permite velocidades y temperaturas de funcionamiento más altas.

El gas se mantiene generalmente a una presión ligeramente superior a la del gas de proceso para garantizar un flujo positivo a través de las superficies del sello. Un panel de control mide el gas de sellado proveniente de una fuente de alta presión, regulando su presión y flujo hacia la cámara de sellado.

Los filtros y desempañadores eliminan cualquier partícula o líquido del suministro de gas para evitar contaminar las superficies de sellado. Los sistemas de acondicionamiento de gas pueden calentar el gas de suministro para evitar la condensación de vapores del gas de proceso.

Los sellos de gas dobles y en tándem se utilizan para lograr la máxima confiabilidad en compresores críticos. En una disposición en tándem, el sello secundario actúa como respaldo si el primario falla. Un sello de gas doble mantiene un gas de barrera inerte entre el proceso y la atmósfera para un máximo control de emisiones.