En los sellos mecánicos, las caras del sello son los elementos de sellado principales que evitan la fuga de fluido entre los componentes giratorios y estacionarios. Los materiales, la geometría y las características de la superficie de estas caras afectan directamente el rendimiento y la longevidad del sello.
¿Qué es la cara del sello?
En un conjunto de sello mecánico, dos caras del sello se colocan perpendiculares al eje, con una cara normalmente estacionaria y la otra girando con el eje.
Las superficies de sellado son componentes fabricados con precisión con superficies muy pulidas que crean un sello hermético cuando se presionan entre sí. Las superficies están mecanizadas para lograr acabados excepcionalmente planos y lisos, a menudo con unas pocas franjas de planitud.
Las caras del sello están diseñadas para mantener un pequeño espacio entre ellas, que normalmente varía entre 0,1 y 1 micrón. Este espacio se llena con el fluido del proceso, lo que crea una película de fluido que evita el contacto directo entre las caras. La película de fluido ayuda a minimizar el desgaste, reducir la fricción y disipar el calor generado durante el funcionamiento.
Tipos de caras de sello
Caras planas vs. caras con tratamiento especial
Las caras de sello planas son el tipo más común utilizado en sellos mecánicosEstas caras están mecanizadas con precisión para garantizar una superficie lisa y plana que permita un rendimiento de sellado óptimo. Las caras planas se utilizan normalmente en aplicaciones con requisitos de presión y temperatura moderados a bajos.
Por el contrario, las superficies de sellado con tratamiento especial se someten a tratamientos superficiales adicionales para mejorar su rendimiento y durabilidad. Algunos tratamientos superficiales comunes incluyen:
- Lapeado: Proceso abrasivo fino que mejora el acabado y la planitud de la superficie.
- Pulido: Proceso que reduce la rugosidad de la superficie y aumenta la reflectividad de la cara.
- Recubrimientos: Aplicación de recubrimientos especializados, como carbono similar al diamante (DLC) o carburo de tungsteno, para mejorar la resistencia al desgaste y reducir la fricción.
Las caras con tratamiento especial se utilizan a menudo en aplicaciones exigentes con alta presión, temperatura o medios corrosivos, ya que ofrecen un rendimiento superior en comparación con las caras planas.
Caras giratorias vs. caras estacionarias
En un sello mecánico, una de las caras del sello suele ser estacionaria, mientras que la otra gira con el eje. La cara estacionaria suele estar montada en el casquillo o la carcasa del sello, mientras que la cara giratoria está unida al eje o al manguito del eje.
La cara estacionaria permanece fija en su posición y suele estar hecha de un material más duro y resistente al desgaste, como carburo de silicio o carburo de tungsteno. Esta cara actúa como superficie de sellado principal, manteniendo un sellado hermético contra la cara giratoria.
Por otro lado, la cara giratoria suele estar hecha de un material ligeramente más blando, como grafito de carbono o carburo de silicio. Esto permite que la cara giratoria se adapte a la cara estacionaria, creando un sellado más eficaz. La cara giratoria está accionada por resorte para mantener un contacto constante con la cara estacionaria, incluso en condiciones de funcionamiento variables.
Materiales utilizados en las caras de los sellos
| Material | Propiedades | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Grafito de carbono | – Autolubricante – Buena conductividad térmica – Resistente al choque térmico – Frágil | – Agua y otras soluciones acuosas – Fluidos de baja viscosidad – Aplicaciones de alta temperatura |
| Carburo de silicio (SiC) | – Extremadamente duro – Resistente al desgaste – Químicamente inerte – Alta conductividad térmica | – Fluidos abrasivos y corrosivos – Aplicaciones de alta presión – Industria del petróleo y el gas |
| Carburo de tungsteno (WC) | – Muy duro – Resistente al desgaste – Alta conductividad térmica – Buena resistencia a la corrosión | – Fluidos abrasivos y corrosivos – Aplicaciones de alta presión – Industria del petróleo y el gas |
| Cerámica de alúmina (Al2O3) | – Duro y resistente al desgaste. – Químicamente inerte – Aislante eléctrico – Frágil | – Fluidos corrosivos – Aplicaciones de alta temperatura – Se requiere aislamiento eléctrico |
| Acero inoxidable | – Resistente a la corrosión – Resistente y dúctil – Relativamente suave en comparación con otros materiales de cara de sello | – Fluidos no corrosivos – Aplicaciones de presión baja a moderada – Industrias alimentaria y farmacéutica |
| Bronce | – Buena lubricidad – Resistencia moderada al desgaste – Relativamente suave en comparación con otros materiales de cara de sello | – Aplicaciones de baja presión – Fluidos no corrosivos – Anillos de respaldo y bujes del acelerador |
¿Qué es el espacio entre caras de un sello mecánico?
El espacio entre las caras, también conocido como espesor de la película de fluido, es el espacio microscópico entre las caras giratoria y estacionaria de un sello mecánico. Este espacio se mide normalmente en micrones (μm) y desempeña un papel fundamental en el correcto funcionamiento del sello. El espacio entre las caras permite que una fina película del fluido sellado entre y lubrique las superficies de sellado, lo que reduce la fricción y el desgaste.
En un sello mecánico que funciona correctamente, el espacio entre caras permanece estable y constante, manteniendo un espesor óptimo para la lubricación sin permitir fugas excesivas.
Las caras del sello están lapeadas hasta alcanzar un alto grado de planitud, normalmente dentro de 2 a 3 bandas de luz de helio (0,58 a 0,87 μm), para garantizar una separación uniforme. La fuerza del resorte y la presión hidráulica que actúan sobre las caras del sello ayudan a mantener la separación óptima durante el funcionamiento.
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