¿Cuál es la presión de un sello mecánico?

Los sellos mecánicos son componentes integrales de los equipos rotativos que evitan fugas de fluidos y mantienen la presión del sistema. La presión en la cámara de sellado, un factor crítico que influye en el rendimiento y la vida útil del sello, está determinada por varios parámetros operativos y de diseño.

En este artículo se analiza el concepto de presión de la cámara de sellado, se examinan los factores que influyen en ella y las características de diseño utilizadas para gestionarla de forma eficaz. También se analizará la idoneidad de diferentes sello mecánico tipos para diversas condiciones de presión.

¿Qué es la presión de la cámara de sellado en los sellos mecánicos?

La presión en la cámara de sellado se refiere a la presión del fluido dentro de la cavidad que alberga el sello mecánico. Esta presión desempeña un papel importante en el rendimiento y la longevidad del sello, ya que afecta factores como la lubricación, la refrigeración y la prevención del ingreso de contaminantes.

En una disposición típica de sello mecánico, la cámara de sellado está ubicada entre la carcasa de la bomba y la atmósfera. La presión dentro de esta cámara está determinada por varios factores, incluidas las condiciones de funcionamiento de la bomba, el diseño del sello y el fluido que se bombea.

Mantener la presión adecuada en la cámara de sellado es fundamental por varias razones:

1. Lubricación adecuada: una presión adecuada garantiza que las caras del sello reciban una fina película de fluido, lo que reduce la fricción y el desgaste.
2. Enfriamiento: El fluido en la cámara del sello ayuda a disipar el calor generado por las caras del sello, evitando el sobrecalentamiento y las fallas prematuras.
3. Exclusión de contaminantes: la presión positiva dentro de la cámara del sello ayuda a evitar que los contaminantes externos ingresen y dañen las caras del sello.

Factores que influyen en la presión dentro de la cámara de sellado

Condiciones de funcionamiento de la bomba

Las condiciones de funcionamiento de la bomba tienen un impacto directo en la presión de la cámara de sellado. Factores como la presión de descarga de la bomba, la presión de succión y la velocidad de rotación influyen en la presión dentro de la cavidad del sello.

Las presiones de descarga más altas generalmente resultan en una mayor presión en la cámara de sellado, mientras que las presiones de succión más bajas pueden generar una presión reducida o incluso condiciones de vacío dentro de la cámara.

Diseño y disposición de sellos

El diseño del sello mecánico y su disposición dentro de la bomba también afectan la presión en la cámara de sellado. En este sentido, entran en juego varios elementos de diseño:

1. Relación de equilibrio: la relación de equilibrio determina la carga hidráulica en las caras del sello. Los sellos con relaciones de equilibrio más altas tienden a funcionar a presiones más bajas, mientras que las relaciones de equilibrio más bajas dan como resultado presiones más altas.
2. Cara del sello Geometría: La geometría de las caras del sello, como el ancho de la cara y el acabado de la superficie, influye en la distribución de la presión dentro de la cámara del sello.
3. Plan de tuberías: El plan de tuberías utilizado junto con el sello mecánico afecta la presión en la cámara del sello. Por ejemplo, un plan 11 (recirculación desde la descarga de la bomba hasta el sello) aumenta la presión, mientras que un plan 13 (recirculación desde la cámara del sello hasta la succión) reduce la presión.

Propiedades de los fluidos

Las propiedades del fluido que se bombea también influyen en la presión dentro de la cámara de sellado. Entran en juego factores como la viscosidad, la gravedad específica y la presión de vapor.

Los fluidos de mayor viscosidad pueden requerir una mayor presión en la cámara de sellado para mantener una lubricación adecuada entre las caras del sello. Los fluidos con altas presiones de vapor pueden provocar cavitación y una reducción de la presión dentro de la cámara de sellado.

Tipos de sellos mecánicos y su idoneidad para la presión

Características de diseño para gestionar la presión

Para gestionar eficazmente la presión dentro de la cámara de sellado, los sellos mecánicos incorporan varias características de diseño. Estas características garantizan un rendimiento de sellado óptimo y una larga vida útil en diferentes rangos de presión.

Caras de sello equilibradas

Las caras de sellado equilibradas están diseñadas para minimizar el impacto de la presión en las superficies de sellado. Al reducir el área de sellado efectiva expuesta a la presión, los sellos equilibrados mantienen una fuerza de sellado constante independientemente de las fluctuaciones en la presión de la cámara de sellado. Esta característica de diseño prolonga la vida útil del sello y mejora la eficiencia de sellado en aplicaciones de presión moderada a alta.

Múltiples resortes

Los sellos mecánicos suelen emplear múltiples resortes para proporcionar una distribución uniforme de la fuerza de sellado. Al utilizar una serie de resortes más pequeños en lugar de un solo resorte grande, la fuerza de sellado se aplica de manera uniforme alrededor de la circunferencia de las caras del sello. Esta disposición de múltiples resortes garantiza un rendimiento de sellado constante y reduce el riesgo de deformación o fuga inducida por la presión.

Geometría sensible a la presión

Algunos sellos mecánicos cuentan con una geometría sensible a la presión, que permite que las caras del sello se adapten a los cambios en la presión de la cámara de sellado. A medida que aumenta la presión, la geometría de las caras del sello se ajusta automáticamente para mantener el espacio de sellado óptimo. Este mecanismo de autoajuste ayuda a prevenir el desgaste excesivo y mantiene la eficacia del sellado en un amplio rango de presiones.

Sistemas de fluidos de barrera

Los sellos dobles y los sellos en tándem incorporan sistemas de fluidos de barrera para controlar la presión y mejorar el rendimiento del sellado. El fluido de barrera, normalmente un líquido o gas compatible, se mantiene a una presión más alta que el fluido de proceso. Esta diferencia de presión evita que el fluido de proceso entre en la interfaz de sellado y proporciona lubricación y refrigeración a las caras del sello. Los sistemas de fluidos de barrera aíslan eficazmente el sello mecánico de los efectos potencialmente dañinos de los fluidos de proceso de alta presión.