¿Cuál es la presión del prensaestopas en un sello mecánico?

La presión del prensaestopas es un parámetro crítico en el funcionamiento y el rendimiento de los sellos mecánicos en bombas y otros equipos rotativos. Mantener la presión óptima del prensaestopas garantiza el funcionamiento adecuado de los sellos mecánicos, evita fugas y extiende la vida útil de los componentes de sellado.

En esta publicación del blog, analizaremos en profundidad el concepto de presión del prensaestopas, su definición, los factores que influyen, los rangos típicos y la fórmula para calcularla. También analizaremos la importancia de la presión del prensaestopas para los sellos mecánicos, los posibles problemas que surgen de una gestión inadecuada de la presión y los métodos para controlar y ajustar la presión de manera eficaz.

¿Qué es la presión del prensaestopas?

En un bomba centrífugaEl prensaestopas es un espacio cilíndrico ubicado entre la carcasa de la bomba y el eje giratorio, que aloja el sello mecánico o empaquetadura. La presión del prensaestopas se refiere a la presión del fluido presente dentro de este espacio durante el funcionamiento de la bomba.

La presión del prensaestopas es un parámetro crítico para el correcto funcionamiento y la longevidad de los sellos mecánicos. Afecta cara de foca lubricación, refrigeración y capacidad de mantener una película líquida entre las caras estacionarias y giratorias del sello. Una presión insuficiente en el prensaestopas puede provocar una lubricación y refrigeración inadecuadas, lo que provoca una falla prematura del sello debido al aumento de la fricción y la generación de calor.

Por otro lado, una presión excesiva en el prensaestopas puede provocar que las caras del sello mecánico se separen, lo que genera más fugas y reduce la eficacia del sellado. La presión alta también puede provocar un desgaste acelerado de las caras del sello y otros componentes, lo que acorta la vida útil general del sello.

Factores que afectan la presión del prensaestopas

Diseño de bomba

El diseño de la bomba, en particular la ubicación de la cámara de sellado y su proximidad al impulsor, afecta la presión del prensaestopas. Cuanto más cerca esté la cámara de sellado del impulsor, mayor será la presión debido a la influencia de la fuerza centrífuga del impulsor.

Presiones de succión y descarga

Las presiones de succión y descarga de la bomba afectan directamente la presión del prensaestopas. En general, presiones de succión y descarga más altas resultan en una mayor presión del prensaestopas. La diferencia de presión entre los lados de succión y descarga de la bomba también influye en la presión del prensaestopas.

Presencia de agujeros de equilibrio o anillos de desgaste

La presencia de orificios de equilibrio o anillos de desgaste en la bomba puede afectar significativamente la presión del prensaestopas. Los orificios de equilibrio son pequeñas aberturas que permiten que el fluido fluya desde el lado de alta presión del impulsor al lado de baja presión, lo que ayuda a igualar la presión y reducir el empuje axial en el impulsor.

Por otro lado, los anillos de desgaste son anillos reemplazables que se instalan entre el impulsor y la carcasa de la bomba para minimizar las fugas del lado de alta presión al lado de baja presión. La presencia de orificios de equilibrio o anillos de desgaste puede ayudar a mantener una presión más constante en el prensaestopas.

Propiedades de los fluidos

Las propiedades del fluido que se bombea, como su viscosidad y temperatura, pueden influir en la presión del prensaestopas. Los fluidos con mayor viscosidad tienden a generar presiones más altas dentro del prensaestopas debido a una mayor resistencia al flujo. De manera similar, las temperaturas elevadas del fluido pueden generar presiones más altas a medida que el fluido se expande y su viscosidad disminuye.

Rangos típicos de presión del prensaestopas

Fórmula de presión del prensaestopas

La presión del prensaestopas se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

Dónde:

• P_sb = Presión del prensaestopas
• P_s = Presión de succión
• P_d = Presión de descarga
• k = Constante (normalmente 0,4-0,6, dependiendo del diseño de la bomba y de los orificios de equilibrio/anillos de desgaste)

Funciones de la presión del prensaestopas para sellos mecánicos

1. Mantiene la película de fluido lubricante: la presión adecuada del prensaestopas garantiza una película de fluido adecuada entre las caras del sello, lo que reduce la fricción y el desgaste.
2. Evita la vaporización del fluido: la presión suficiente evita que el fluido sellado se vaporice en las caras del sello, evitando daños por cavitación y fallas del sello.
3. Permite el seguimiento adecuado de la cara del sello: la presión equilibrada permite que las caras del sello mantengan un contacto y un seguimiento adecuados, lo que evita fugas y desgaste prematuro.
4. Facilita la disipación del calor: la presión adecuada promueve la circulación del fluido, lo que ayuda a disipar el calor generado por la fricción de la cara del sello.

Posibles problemas causados por una gestión inadecuada de la presión

No mantener la presión adecuada en el prensaestopas puede provocar diversos problemas, entre ellos:

1. Fuga excesiva: la baja presión puede provocar que las caras del sello se abran, lo que genera fugas de fluido y reduce la eficiencia del sellado.
2. Desgaste prematuro del sello: una presión insuficiente puede provocar una mayor fricción y desgaste entre las caras del sello, acortando la vida útil del sello.
3. Daño en la cara del sello: la presión elevada puede provocar que las caras del sello se cierren demasiado herméticamente, lo que genera una generación excesiva de calor y un posible agrietamiento o daño térmico.
4. Cavitación y vaporización del fluido: una presión inadecuada puede permitir que el fluido sellado se vaporice en las caras del sello, lo que provoca daños por cavitación y fallas en el sello.

Métodos para controlar o ajustar la presión del prensaestopas

Uso de agujeros de equilibrio o anillos de desgaste traseros

Se pueden incorporar orificios de equilibrio o anillos de desgaste en el diseño del sello para ayudar a regular la presión del prensaestopas. Estas características permiten que fluya una cantidad controlada de fluido a alta presión desde el lado de descarga hasta el prensaestopas, contrarrestando la diferencia de presión en las caras del sello. Al equilibrar eficazmente la presión, estos elementos de diseño ayudan a mantener un contacto adecuado con las caras del sello y reducen el desgaste.

Instalación de sistemas de descarga externa

Los sistemas de descarga externa se pueden utilizar para introducir un fluido limpio y compatible en el prensaestopas a una presión controlada. Este fluido de descarga ayuda a mantener la presión requerida en el prensaestopas, al mismo tiempo que proporciona refrigeración y lubricación a las caras del sello. Los sistemas de descarga externa son particularmente beneficiosos cuando se trabaja con fluidos abrasivos, corrosivos o de alta temperatura que, de lo contrario, podrían dañar las caras del sello o provocar una falla prematura.