¿Qué es un sello mecánico de empuje?

Un sello mecánico de empuje es un dispositivo de sellado especializado diseñado para evitar fugas de fluidos en equipos rotativos, como bombas y compresores. Este tipo de sello utiliza un mecanismo accionado por resorte para mantener un contacto constante entre las caras de sellado, lo que garantiza un rendimiento y una confiabilidad óptimos en aplicaciones industriales exigentes.

Esta publicación de blog profundizará en las complejidades de los sellos mecánicos de empuje, explorando sus componentes, principios de funcionamiento y ventajas clave.

¿Qué es un sello mecánico de empuje?

Un sello mecánico de empuje es un tipo de sello mecánico diseñado para evitar fugas de fluidos o gases entre un eje giratorio y una carcasa estacionaria. Consiste en un eje giratorio cara de foca, generalmente hecho de un material duro como carburo de silicio o carburo de tungsteno, y una cara de sello estacionaria, generalmente hecha de un material más blando como carbono o cerámica.

La cara del sello giratoria está montada en el eje, mientras que la cara del sello estacionaria está fijada a la carcasa. Un mecanismo de resorte aplica presión a las caras del sello, empujándolas entre sí para crear un sello hermético. Esta fuerza de resorte garantiza que las caras del sello mantengan el contacto incluso en condiciones de presión y temperatura variables.

Arribista sellos mecánicos Se denominan así por la forma en que el mecanismo de resorte “empuja” las caras del sello para unirlas. El resorte se encuentra detrás de la cara estacionaria del sello y compensa cualquier desgaste o desalineación que pueda ocurrir durante el funcionamiento. A medida que las caras del sello se desgastan, el resorte continúa empujándolas para unirlas, manteniendo un sello uniforme.

Cómo funcionan los sellos mecánicos de empuje

El principio de funcionamiento de un sello mecánico de empuje se basa en la interacción precisa entre sus componentes. El estator suele estar montado en la carcasa del sello, mientras que el rotor está unido al eje giratorio. Las caras del sello se mantienen en estrecho contacto mediante una combinación de presión hidráulica y fuerza de resorte.

A medida que el eje gira, la cara del rotor se mueve con él, manteniendo una fina película de fluido entre las caras del sello. Esta película de fluido, a menudo de apenas unos pocos micrones de espesor, evita el contacto directo entre las caras y minimiza el desgaste. La presión de sellado se mantiene mediante la fuerza del resorte que empuja la cara del rotor contra la cara del estator, así como por la presión hidráulica que actúa en la parte trasera del rotor.

Para adaptarse al movimiento axial del eje y a la desalineación, los sellos mecánicos de empuje incorporan elementos de sellado secundarios, como juntas tóricas o juntas en V. Estos elementos están ubicados entre el rotor y el manguito, lo que permite cierto grado de movimiento mientras se mantiene la integridad del sello.

Ventajas de los sellos mecánicos de empuje

Compacto y rentable

Una de sus principales ventajas es su diseño simple y compacto en comparación con otros tipos de sellos mecánicos. Los componentes básicos de un sello de empuje (un anillo de sello, un anillo de acoplamiento y sellos secundarios) forman un conjunto que ocupa poco espacio y es fácil de adaptar a muchos tipos de equipos rotativos sin grandes modificaciones.

Este diseño simple y compacto también hace que los sellos de empuje sean muy rentables. Son económicos de fabricar y, a menudo, son el tipo de sello mecánico menos costoso.

Versátil y confiable

Los sellos mecánicos de empuje también son muy versátiles y confiables en una amplia gama de aplicaciones comunes. Si bien no son adecuados para presiones extremas, brindan un rendimiento de sellado confiable y una larga vida útil en la mayoría de los servicios de hasta aproximadamente 200 psi. Las juntas tóricas dinámicas se adaptan al movimiento del eje y mantienen el contacto de sellado para un funcionamiento confiable.

Desventajas de los sellos mecánicos de empuje

Capacidad de presión limitada

Una desventaja de los sellos mecánicos de empuje es su capacidad limitada para soportar altas presiones en comparación con otros tipos de sellos, como los de fuelle y los de diafragma. La junta tórica dinámica que proporciona carga axial en un sello de empuje tiende a extruirse y fallar bajo presiones muy altas, generalmente superiores a 200 psi. Esta limitación de presión hace que los sellos de empuje no sean adecuados para algunas aplicaciones exigentes de alta presión.

Vulnerable al funcionamiento en seco

Los sellos mecánicos de empuje también son más vulnerables a sufrir daños por funcionamiento en seco que los diseños sin empuje. Si las caras del sello funcionan en seco sin la lubricación adecuada del fluido sellado, la alta fricción y el calor pueden destruir rápidamente las caras del sello de carbono y cerámica. Los sellos secundarios dinámicos también son propensos a quemarse durante las condiciones de funcionamiento en seco.

Tasas de fuga más altas

Otro posible inconveniente de los sellos mecánicos de empuje es que tienden a tener índices de fuga ligeramente más altos que los sellos sin empuje, especialmente a medida que se desgastan con el tiempo. El mecanismo de carga axial de un sello de empuje mantiene un contacto de cara menos preciso que la carga por resorte o fuelle.

Aplicaciones de los sellos mecánicos de empuje

Procesamiento petroquímico

Los sellos mecánicos de empuje se utilizan ampliamente en equipos de procesamiento petroquímico, como bombas, mezcladores y compresores. Son adecuados para sellar productos químicos orgánicos, hidrocarburos y otros fluidos comunes en refinerías y plantas químicas.

Pulpa y papel

La industria de la pulpa y el papel también hace un uso extensivo de los sellos mecánicos de empuje. Se encuentran en digestores de pulpa, rodillos de máquinas de papel, agitadores, bombas de ventilador y más. Los sellos de empuje fabricados con elastómeros apropiados manejan de manera confiable los exigentes requisitos de compatibilidad de fluidos de los productos químicos y fluidos de proceso de la industria del papel.

Agua y aguas residuales

Los sellos de empuje también son una opción común para los equipos de tratamiento de agua y aguas residuales. Las presiones moderadas y las propiedades benignas de los fluidos en la mayoría de las aplicaciones de agua son adecuadas para los sellos de empuje. Su diseño compacto y económico los convierte en una opción práctica para las numerosas bombas, mezcladores y otros equipos rotativos que se utilizan en el tratamiento de agua y aguas residuales municipales e industriales.