¿Qué es una fuga aceptable en un sello mecánico?

Tasas de fugas típicas aceptables

En la mayoría de las aplicaciones industriales, un sello mecánico que funciona correctamente tendrá una tasa de fuga de 10 gotas por hora o menos por sello. Esta pequeña cantidad de fuga se considera normal y necesaria para la lubricación y refrigeración adecuadas del sello. Una fuga excesiva más allá de esta tasa puede indicar problemas con el diseño del sello, la instalación o las condiciones de funcionamiento.

La fuga de los sellos se mide mediante la recolección y cuantificación del fluido que se filtra por las superficies del sello durante un período determinado. El método generalmente aceptado es medir las gotas por minuto y convertirlas a una tasa horaria. Una gota por minuto equivale aproximadamente a 2,5 a 3 ml por hora.

Fuga admisible de API 682

La norma 682 del Instituto Americano del Petróleo (API) proporciona pautas para las fugas aceptables de los sellos en la industria del petróleo y el gas. La API 682 define tres clases de fugas de los sellos:

• Focas de categoría I: Tasa de fuga inferior a 500 ml por día (20,8 ml/h)
• Focas de categoría II: Tasa de fuga inferior a 1.000 ml por día (41,7 ml/h)
• Sellos de categoría III: Tasa de fuga inferior a 2000 ml por día (83,3 ml/h)

Estas tasas de fuga permitidas son más altas que el valor de referencia típico de 10 gotas por hora debido a las exigentes condiciones operativas y la naturaleza crítica de las aplicaciones de petróleo y gas.

Factores que afectan la tasa de fugas del sello

Factores de diseño de sellos

• Materiales para la cara:Las propiedades tribológicas y la compatibilidad de los materiales de las caras del anillo primario y del anillo de acoplamiento afectan las fugas. Los pares de caras duras, como el carburo de silicio frente al carburo de silicio, tienden a funcionar con holguras más ajustadas y menos fugas.
• Relación de equilibrio:Los sellos con altos índices de equilibrio (es decir, mayor fuerza de cierre) tienden a tener índices de fuga más bajos. Sin embargo, esto debe equilibrarse con la generación de calor y el desgaste.
• Tratamientos faciales:Se pueden utilizar tratamientos de superficie como la texturización de superficie por láser (LST) o el rejuvenecimiento por microondas para optimizar la topografía de las caras del sello para mejorar la lubricación y el control de fugas.
• Carga de resorte:La fuerza del resorte que mantiene unidas las caras afecta la carga de la cara y la tasa de fugas. Los resortes más fuertes reducen las fugas pero aumentan el desgaste y la generación de calor.

Factores del equipo

• Velocidad del eje:Las velocidades más altas del eje tienden a aumentar las fugas del sello debido a mayores fuerzas centrífugas y turbulencias.
• Desalineación:La desalineación o desviación excesiva del eje puede provocar una carga desigual y un aumento de fugas en las caras del sello.
• Vibración:La vibración puede provocar que las caras del sello vibren o se abran momentáneamente, lo que genera mayores tasas de fuga.

Condiciones de operación

• Presión:Las presiones selladas más altas tienden a aumentar la tasa de fugas en igualdad de condiciones. La presión duplicada duplicará aproximadamente la tasa de fugas.
• Temperatura:Las temperaturas elevadas reducen la viscosidad, lo que puede provocar mayores índices de fugas. Las temperaturas elevadas también pueden dañar los elastómeros y provocar deformaciones superficiales.

Propiedades de los fluidos

• ViscosidadLos fluidos de menor viscosidad son más propensos a tener fugas ya que fluyen más fácilmente a través de la película delgada entre las caras.
• Lubricidad:Los fluidos con propiedades lubricantes deficientes pueden provocar mayor fricción y desgaste en las caras del sello, lo que genera mayores fugas.
• Abrasividad:Los fluidos abrasivos aceleran el desgaste de las caras del sello, provocando que las caras se abran y aumenten las fugas con el tiempo.
• VolatilidadLos fluidos altamente volátiles o gaseosos son más difíciles de sellar y son propensos a mayores fugas, especialmente si operan cerca de la presión de vapor del fluido.