¿Cuál es la diferencia entre la cámara de sellado y el prensaestopas?

Las cámaras de sellado y los prensaestopas son dos componentes esenciales en los equipos rotativos que sirven para evitar fugas de fluido y proteger el eje y los cojinetes. Si bien ambos están diseñados para controlar las fugas alrededor de un eje, difieren en su diseño, método de sellado, funcionalidad, requisitos de mantenimiento, costo y aplicaciones óptimas.

En este artículo, analizaremos en profundidad las diferencias clave entre las cámaras de sellado y los prensaestopas, y exploraremos sus características, ventajas y limitaciones únicas en distintas dimensiones. Al final, comprenderá en profundidad cuándo y por qué utilizar cada tipo de solución de sellado de ejes en diferentes contextos de maquinaria.

¿Qué es la cámara de sellado?

Una cámara de sellado es una cavidad o espacio que rodea el eje de una bomba u otro equipo rotatorio por donde pasa a través de la carcasa. El propósito principal de una cámara de sellado es contener el sistema de sellado del eje, que es responsable de evitar fugas de fluido a lo largo del eje rotatorio.

La cámara de sellado proporciona un entorno controlado para que funcione el sello del eje. Generalmente está diseñada con características como:

• Un área empotrada o “prensaestopas” para mantener los elementos de sellado en su lugar contra el eje
• Puertos o conexiones para hacer circular un fluido de sellado o fluido de barrera para enfriar y lubricar las caras del sello.
• Un puerto de drenaje en la parte inferior para permitir que cualquier fuga acumulada se drene de manera segura.
• Un respiradero en la parte superior para evitar que el aire o el gas queden atrapados en la cámara.

En general, la cámara de sellado debe ser lo suficientemente grande como para acomodar los elementos de sellado y permitir la circulación adecuada de los fluidos de sellado, pero no tan grande como para crear un espacio muerto excesivo donde los sólidos podrían asentarse o los fluidos corrosivos podrían estancarse. La forma interna debe promover un flujo suave y sin turbulencias para evitar problemas de sellado.

¿Qué es el prensaestopas?

Un prensaestopas es un tipo de cámara de sellado que se utiliza comúnmente con empaquetaduras de compresión como elemento de sellado del eje. Recibe su nombre del hecho de que el material de empaquetadura, históricamente un material blando y flexible como cuerdas o trapos, se “rellenaba” literalmente en el espacio alrededor del eje para formar un sello.

Un prensaestopas consiste en un espacio cilíndrico agrandado que rodea el eje por donde pasa a través de la carcasa de la bomba o la carcasa de la máquina. Los elementos clave incluyen:

• Un “agujero” cilíndrico o diámetro interior apenas más grande que el eje, lo que proporciona un ajuste perfecto
• Un medio para comprimir el material de empaque axialmente para expandirlo radialmente contra el eje, generalmente un “seguidor de prensaestopas” con brida atornillado a la cara del prensaestopas.
• Puertos o accesorios que permiten agregar empaque, aceite lubricante o líquido de sellado.
• Una conexión de drenaje para eliminar las fugas.

El prensaestopas proporciona un recinto para contener los anillos de empaquetadura y permitir que se compriman para formar un sello hermético contra el eje. La profundidad y el diámetro del prensaestopas dependen de la cantidad de anillos de empaquetadura necesarios, que se determina por el tamaño del eje, la presión de operación y las propiedades del fluido.

A medida que la empaquetadura se comprime y se expande radialmente, se adapta a la superficie del eje y forma un sello hermético pero flexible. Generalmente se requiere una pequeña cantidad de fuga controlada para lubricar y enfriar la empaquetadura, por lo que los prensaestopas no se consideran sellos sin fugas.

Diferencias entre la cámara de sellado y el prensaestopas

Diseño

El diseño de las cámaras de sellado y de los prensaestopas difiere significativamente. Las cámaras de sellado suelen ser más grandes y complejas, y cuentan con una carcasa espaciosa que acomoda sellos mecánicos, bujes y sistemas de circulación. Por el contrario, los prensaestopas tienen un diseño más simple y compacto, que consta de una carcasa cilíndrica que contiene el material de empaque y un prensaestopas.

Método de sellado

Las cámaras de sellado se basan en sellos mecánicos para evitar fugas de fluido. Estos sellos son componentes diseñados con precisión que crean una barrera hermética entre el eje giratorio y la carcasa estacionaria. Los prensaestopas, por otro lado, utilizan material de empaque, como fibras trenzadas o anillos de grafito, que se comprime alrededor del eje para formar un sello.

Funcionalidad

La función principal de las cámaras de sellado y de los prensaestopas es evitar fugas de fluido de la bomba o del equipo. Sin embargo, las cámaras de sellado ofrecen un rendimiento de sellado superior y son más adecuadas para aplicaciones de alta presión, alta temperatura y corrosivas. Los prensaestopas son más rentables y se utilizan comúnmente en aplicaciones menos exigentes o en equipos más antiguos.

Control de fugas

Las cámaras de sellado proporcionan un excelente control de fugas, ya que los sellos mecánicos mantienen una barrera hermética y libre de fugas entre el fluido del proceso y el medio ambiente. Los sellos mecánicos instalados y mantenidos correctamente pueden funcionar prácticamente sin fugas visibles. Los prensaestopas, si bien son eficaces para reducir las fugas, suelen permitir una pequeña cantidad de fugas controladas, que es necesaria para lubricar y enfriar el material de empaque.

Mantenimiento

El mantenimiento de las cámaras de sellado implica la inspección, limpieza y reemplazo periódicos de los sellos mecánicos y los componentes asociados. Este proceso puede ser más complejo y demandar más tiempo en comparación con el mantenimiento de los prensaestopas. Los prensaestopas requieren un ajuste regular del prensaestopas para comprimir el material de empaquetadura y controlar las fugas. El material de empaquetadura también debe reemplazarse periódicamente a medida que se desgasta.

Costo

Las cámaras de sellado son generalmente más caras que los prensaestopas debido a su diseño complejo, componentes de precisión y tecnología de sellado avanzada. El costo inicial de una cámara de sellado, incluidos los sellos mecánicos, puede ser significativamente más alto que el de un prensaestopas. Sin embargo, los ahorros de costos a largo plazo derivados de la reducción de fugas y la mejora de la confiabilidad pueden justificar la inversión en una cámara de sellado para aplicaciones críticas.

Enfriamiento y circulación

Las cámaras de sellado suelen incorporar sistemas de refrigeración y circulación para gestionar el calor generado por los sellos mecánicos y mantener condiciones óptimas de funcionamiento. Estos sistemas pueden incluir camisas de refrigeración, intercambiadores de calor y líneas de recirculación. Los prensaestopas suelen depender de la fuga controlada del fluido de proceso para proporcionar refrigeración y lubricación al material de empaque.

Aplicaciones

Las cámaras de sellado se utilizan ampliamente en bombas, mezcladores y otros equipos rotativos modernos, en particular en industrias como la del petróleo y el gas, la química y la farmacéutica. Se prefieren para aplicaciones que implican altas presiones, altas temperaturas, fluidos corrosivos o estrictas regulaciones ambientales. Los prensaestopas siguen siendo comunes en equipos más antiguos, aplicaciones de menor presión e industrias donde el costo es una preocupación principal, como el tratamiento de agua y la fabricación en general.