¿Qué es un sello dinámico?

Los sellos dinámicos son componentes esenciales en la maquinaria, ya que evitan fugas y garantizan un rendimiento óptimo. Sin embargo, elegir el tipo incorrecto de sello para una aplicación puede provocar fallas prematuras, tiempos de inactividad costosos e incluso riesgos de seguridad. Los sellos dinámicos vienen en una amplia variedad de tipos, materiales y diseños para soportar diferentes presiones, temperaturas, velocidades y otras condiciones de funcionamiento desafiantes.

Esta guía explica los tipos clave de sellos dinámicos, materiales y factores de rendimiento para ayudarlo a seleccionar sellos que mantendrán sus activos de maquinaria críticos funcionando de manera confiable.

¿Qué es un sello dinámico?

Un sello dinámico es un componente mecánico especializado diseñado para evitar fugas o contaminación en sistemas donde hay movimiento relativo entre las piezas. sellos estáticos Los sellos dinámicos, que funcionan entre superficies estacionarias, se utilizan en aplicaciones que implican movimiento lineal, rotatorio u oscilante. La función principal de un sello dinámico es contener el fluido (líquido o gas) dentro de un sistema y, al mismo tiempo, protegerlo contra contaminantes externos.

Tipos de sellos dinámicos

Los sellos dinámicos se clasifican en dos tipos principales:

• Sellos de contacto:Los sellos de contacto funcionan manteniendo un contacto físico directo entre el elemento de sellado y la superficie móvil. Este contacto continuo ayuda a evitar fugas de fluidos y la entrada de contaminantes.
• Sellos de liquidación:Los sellos de holgura, también conocidos como sellos sin contacto, mantienen un pequeño espacio entre el elemento de sellado y la superficie móvil. Este diseño minimiza la fricción y el desgaste y, al mismo tiempo, proporciona un sellado eficaz.

Sellos de pistón

Los sellos de pistón se utilizan para sellar la interfaz entre un pistón y la pared del cilindro en aplicaciones reciprocantes. Evitan que el fluido se escape más allá del pistón durante las carreras de compresión y extensión.

Sellos de varilla

Los sellos de vástago están diseñados para sellar la interfaz entre un vástago móvil y la carcasa estacionaria o la culata. Evitan fugas de fluido a lo largo del vástago y, al mismo tiempo, protegen contra la contaminación externa.

Sellos rotativos

Los sellos rotativos se utilizan para sellar la interfaz entre los ejes rotativos y las carcasas estacionarias. Evitan fugas de fluidos y la entrada de contaminantes en aplicaciones que implican movimiento rotativo. Los sellos rotativos pueden ser sellos de contacto (por ejemplo, sellos de labio) o sellos de holgura (por ejemplo, sellos laberínticos).

Sellos de limpiaparabrisas

Los sellos limpiaparabrisas están diseñados para eliminar contaminantes, como suciedad, polvo y humedad, de la superficie de un componente móvil. A menudo se utilizan junto con otros sellos para proporcionar una capa adicional de protección contra la contaminación externa.

Sellos Hidráulicos y Neumáticos

Los sellos hidráulicos y neumáticos están diseñados específicamente para su uso en sistemas de energía hidráulica. Están diseñados para soportar altas presiones, temperaturas y velocidades de fluidos, manteniendo al mismo tiempo un rendimiento de sellado óptimo.

Sellos de aceite y grasa

Los sellos de aceite y grasa están diseñados para retener lubricantes dentro de un sistema y evitar la entrada de contaminantes. Los sellos de aceite y grasa suelen tener un labio de sellado flexible que mantiene el contacto con la superficie giratoria, lo que garantiza un sellado y una lubricación eficaces.

Sellos de exclusión

Los sellos de exclusión, también conocidos como sellos antipolvo o sellos antisuciedad, están diseñados para evitar la entrada de contaminantes externos en un sistema. Por lo general, se utilizan en entornos donde la exposición a la suciedad, el polvo o la humedad es un problema.

Anillos X

Los anillos X son sellos con forma de X y cuatro lóbulos que brindan un excelente rendimiento de sellado tanto en aplicaciones estáticas como dinámicas. Ofrecen baja fricción, resistencia a alta presión y buena compatibilidad química.

juntas tóricas

Las juntas tóricas son sellos simples y versátiles con una sección transversal circular. Si bien se utilizan principalmente como sellos estáticos, las juntas tóricas también se pueden emplear en aplicaciones dinámicas con velocidades y presiones relativamente bajas.

Sellos aisladores para rodamientos

Los sellos aisladores, también conocidos como aisladores de cojinetes, están diseñados para proteger los cojinetes de la contaminación y la pérdida de lubricación. Consisten en un componente fijo y uno giratorio que trabajan juntos para crear un sello sin contacto, similar a un laberinto.

Sellos de labios

Los sellos de labio son uno de los tipos más comunes de sellos dinámicos. Cuentan con un labio de sellado flexible que mantiene el contacto con la superficie en movimiento, lo que proporciona un sellado eficaz y una fuga mínima.

Materiales utilizados en sellos dinámicos

Rieles

• Acero inoxidable:El acero inoxidable, conocido por su excelente resistencia a la corrosión, se utiliza a menudo en las industrias de procesamiento de alimentos, farmacéutica y química. Mantiene su resistencia a temperaturas elevadas y tiene buena capacidad de conformado.
• Hierro fundido:El hierro fundido, valorado por su alta resistencia a la compresión y al desgaste, se utiliza con frecuencia en aplicaciones industriales de servicio pesado. Es relativamente económico, pero tiene una resistencia limitada a la corrosión.
• Bronce:El bronce, apreciado por su bajo coeficiente de fricción y su buena resistencia al desgaste, se utiliza a menudo en aplicaciones que involucran ejes giratorios. Su conductividad térmica superior ayuda a disipar el calor en aplicaciones de alta velocidad.

Polímeros y cauchos

• Politetrafluoroetileno (PTFE):El PTFE, también conocido como teflón, es conocido por su excelente resistencia química, baja fricción y amplio rango de temperaturas. Sus propiedades autolubricantes lo hacen ideal para aplicaciones donde no es posible la lubricación externa.
• Poliuretano (PU):El PU ofrece una alta resistencia a la abrasión, buena resistencia mecánica y excelente resistencia al aceite. Se utiliza comúnmente en sellos hidráulicos y neumáticos debido a su capacidad para soportar altas presiones y velocidades de deslizamiento rápidas.
• Caucho de nitrilo (NBR):El NBR, también conocido como Buna-N, es apreciado por su excelente resistencia a los aceites, combustibles y fluidos hidráulicos. Tiene un buen rendimiento en temperaturas moderadas y una buena resistencia a la abrasión.
• Monómero de etileno propileno dieno (EPDM):El EPDM ofrece una resistencia excepcional al calor, al ozono y a la intemperie. Su buena resistencia química y su amplio rango de temperaturas lo hacen adecuado para aplicaciones en exteriores y en el sector automotor.

Factores que influyen en el rendimiento del sello dinámico

Presión y carga

Las presiones más altas requieren una mayor interferencia entre el sello y la superficie de contacto para evitar fugas. Sin embargo, una mayor fuerza de contacto también genera mayor fricción y desgaste.

Además de la presión del fluido, las cargas mecánicas aplicadas externamente pueden afectar significativamente el rendimiento del sello. Las cargas radiales o axiales provenientes de una desalineación, vibración u otras fuentes pueden distorsionar la geometría del sello, lo que genera un desgaste desigual y posibles vías de fuga. El diseño del sello debe tener en cuenta las condiciones de carga previstas para mantener el contacto y la fuerza de sellado adecuados en todo el rango de funcionamiento.

Tipo de movimiento

Los sellos dinámicos se utilizan en aplicaciones que implican un movimiento alternativo lineal, una acción rotatoria o una combinación de ambos. El tipo de movimiento determina la geometría del sello y los requisitos de material. Por ejemplo, los sellos de vástago o pistón para movimiento lineal deben adaptarse al contacto deslizante y al movimiento relativo entre el sello y la superficie de contacto. Los sellos de eje rotatorio, por otro lado, deben lidiar con la rotación continua y la posible excentricidad del eje.

El tipo de movimiento también influye en el régimen de lubricación y los mecanismos de desgaste que experimenta el sello. El movimiento alternativo puede dar lugar a una lubricación límite o mixta, mientras que las aplicaciones rotativas suelen funcionar con lubricación de película de fluido completa.

Velocidad de movimiento

A bajas velocidades, el sello debe mantener un contacto suficiente para evitar fugas, incluso con una lubricación potencialmente limitada. Las velocidades más altas pueden mejorar la lubricación al generar una película de fluido, pero también generan problemas como mayor fricción, generación de calor y desgaste.

Temperatura

Las temperaturas elevadas pueden provocar la degradación térmica del material del sello, lo que provoca endurecimiento, fragilización o pérdida de propiedades elásticas. Esta degradación puede provocar fugas, mayor desgaste o falla total del sello.

Las bajas temperaturas también pueden plantear desafíos, en particular para los materiales de sellado elastoméricos. Las bajas temperaturas pueden provocar rigidez y pérdida de flexibilidad, lo que compromete la capacidad del sello para mantener el contacto y la fuerza de sellado. En casos extremos, la fragilización por baja temperatura puede provocar el agrietamiento o la fractura del sello.

Acabado de la superficie

Las superficies con acabados irregulares o ásperos pueden provocar un desgaste acelerado del sello, vías de fuga y una menor eficacia del sellado. El material del sello debe poder adaptarse a la superficie de contacto y mantener el contacto con ella para establecer un sellado confiable.

Para la mayoría de las aplicaciones de sellado dinámico, es deseable un acabado de superficie uniforme y liso. Por lo general, los materiales de sellado más duros requieren superficies de contacto más lisas, mientras que los materiales más blandos y adaptables pueden tolerar acabados algo más rugosos.

Presión

Los diferenciales de presión elevados requieren una mayor fuerza de sellado y pueden provocar un mayor desgaste y deformación del material de sellado. Los cambios rápidos de presión o las pulsaciones pueden provocar fatiga y pérdida del contacto de sellado.

El diseño del sello debe tener en cuenta la diferencia de presión máxima esperada, así como cualquier carga de presión cíclica.