¿Qué tipo de lubricante se utiliza para los sellos mecánicos?

Los sellos mecánicos utilizan lubricantes como aceites sintéticos, grasas, lubricantes secos y fluidos de barrera o amortiguadores para minimizar la fricción y el desgaste. La selección del lubricante adecuado depende de factores como la temperatura, la presión, la velocidad, la compatibilidad del fluido y la viscosidad.

Cuando el sello mecánico está instalado correctamente y la bomba está funcionando, la cara giratoria del sello crea una fuerza centrífuga que arrastra una fina película de fluido entre las caras del sello. Esta película de fluido lubrica las superficies de contacto, lo que minimiza la fricción y el desgaste. El fluido también ayuda a disipar el calor generado por las superficies giratorias, lo que evita el sobrecalentamiento y el daño térmico a los componentes del sello.

Tipos de lubricantes para sellos mecánicos

Aceites sintéticos

Los aceites sintéticos son lubricantes ampliamente utilizados en sellos mecánicos debido a su excelente estabilidad térmica y oxidativa, baja volatilidad y compatibilidad con varios elastómeros y cara de foca Mantienen su viscosidad en un amplio rango de temperaturas, lo que garantiza una lubricación adecuada incluso en entornos difíciles. Los aceites sintéticos comunes incluyen polialfaolefinas (PAO), polialquilenglicoles (PAG) y perfluoropoliéteres (PFPE).

Los aceites sintéticos son los preferidos para aplicaciones de alta temperatura, como en bombas de alimentación de calderas o reactores, donde los aceites minerales pueden descomponerse o formar depósitos en las superficies de sellado. También son excelentes en aplicaciones que involucran productos químicos agresivos o fluidos corrosivos que pueden degradar los lubricantes convencionales.

Grasa

La grasa es un lubricante semisólido que consta de un aceite base, un espesante y aditivos. Proporciona excelentes propiedades de sellado y lubricación en sellos mecánicos, particularmente en aplicaciones con velocidades bajas, cargas elevadas u operación intermitente. El espesante forma una película protectora en las caras del sello, evitando el contacto directo y reduciendo el desgaste.

Las grasas se clasifican según el tipo de aceite base (mineral, sintético o vegetal) y el espesante (jabonoso o no jabonoso). Las grasas a base de litio son comunes en aplicaciones de uso general, mientras que las grasas de silicona, fluoradas o de poliurea se utilizan en entornos de alta temperatura o químicamente agresivos.

Lubricantes secos

Los lubricantes secos, también conocidos como lubricantes sólidos, se utilizan en sellos mecánicos donde los lubricantes líquidos o grasos convencionales no son adecuados. Se aplican como capas delgadas en las caras del sello y brindan lubricación a través de su baja resistencia al corte y alta capacidad de carga. Los lubricantes secos comunes incluyen grafito, disulfuro de molibdeno (MoS2), politetrafluoroetileno (PTFE) y nitruro de boro hexagonal (hBN).

Los lubricantes secos son ideales para entornos de alta temperatura, vacío o radiación donde los lubricantes líquidos se evaporarían, descompondrían o desgasificarían. También son excelentes en aplicaciones que involucran partículas abrasivas o contaminantes que podrían obstruir o dañar los sellos lubricados convencionales.

Fluidos de barrera y tampón

En algunos sello mecánico En los diseños de sellos, se utilizan fluidos de barrera o amortiguadores para lubricar y enfriar las caras de los sellos a la vez que los aíslan del fluido de proceso. Los fluidos de barrera se utilizan en sellos dobles o en tándem, donde llenan el espacio entre los sellos primario y secundario, proporcionando un entorno limpio y compatible para las caras del sello. Los fluidos amortiguadores se utilizan en sellos dobles, donde se mantienen a una presión más alta que el fluido de proceso para evitar fugas.

Los fluidos de barrera y de amortiguación se seleccionan en función de su compatibilidad con el fluido de proceso, los materiales de la superficie del sello y los elastómeros. Pueden ser agua, aceites sintéticos o fluidos especialmente formulados con aditivos para mejorar la lubricación, prevenir la corrosión o resistir la degradación. En las industrias farmacéutica o alimentaria, se utilizan lubricantes de grado alimenticio o fluidos aprobados por la FDA para garantizar la pureza y la seguridad del producto.

Factores que influyen en la selección del lubricante

Temperatura

El rango de temperatura de funcionamiento influye significativamente en la selección del lubricante para sellos mecánicos. Las altas temperaturas pueden provocar que los lubricantes se descompongan, perdiendo su viscosidad y propiedades protectoras. Esta degradación puede provocar un mayor desgaste en las caras del sello, reduciendo la vida útil del sello y potencialmente causando fugas. Por el contrario, las bajas temperaturas pueden hacer que los lubricantes se espesen, lo que afecta su capacidad de fluir y lubricar adecuadamente las caras del sello. Seleccionar un lubricante con un amplio rango de temperatura y buena estabilidad térmica garantiza un rendimiento óptimo en condiciones variables.

Los aceites sintéticos, como las polialfaolefinas (PAO) y los perfluoropoliéteres (PFPE), ofrecen una excelente estabilidad a altas temperaturas en comparación con los aceites minerales. Estos lubricantes sintéticos mantienen su viscosidad y sus propiedades lubricantes incluso a temperaturas elevadas.

Presión

La presión de funcionamiento del sistema también desempeña un papel fundamental en la selección del lubricante. Las presiones elevadas pueden hacer que los lubricantes se diluyan, lo que reduce su capacidad de carga y provoca un mayor desgaste de las superficies de sellado. En casos extremos, las presiones elevadas pueden incluso provocar que los lubricantes se vaporicen, lo que provoca una pérdida total de lubricación. La selección de un lubricante con un índice de viscosidad alto y un buen coeficiente de presión-viscosidad garantiza que mantenga sus propiedades lubricantes en condiciones de alta presión.

Para aplicaciones de alta presión, los lubricantes con aditivos como agentes de extrema presión (EP) y aditivos antidesgaste pueden brindar protección adicional. Estos aditivos forman películas protectoras en las caras del sello, lo que reduce el desgaste y evita daños en la superficie bajo cargas extremas.

Velocidad

La velocidad de rotación del eje también influye en la selección del lubricante. Las aplicaciones de alta velocidad generan más calor debido al aumento de la fricción, lo que puede provocar la degradación del lubricante y una reducción de la viscosidad. Esto puede dar lugar a una lubricación inadecuada, un mayor desgaste y una falla prematura del sello.

Los lubricantes de baja viscosidad, como los aceites ligeros o las grasas de baja consistencia, suelen preferirse para aplicaciones de alta velocidad. Estos lubricantes tienen una fricción interna menor y pueden fluir con mayor facilidad, lo que reduce la generación de calor y proporciona una lubricación adecuada a las caras del sello. Los aceites sintéticos, como los poliglicoles y los ésteres, ofrecen una excelente estabilidad al corte y son adecuados para aplicaciones de alta velocidad.

Compatibilidad de fluidos

La compatibilidad entre el lubricante y el fluido de proceso es otro factor crítico en la selección del lubricante. El lubricante debe poder soportar la exposición al fluido de proceso sin descomponerse ni perder sus propiedades lubricantes. Los lubricantes incompatibles pueden degradarse, formando depósitos en las caras del sello o causando la hinchazón de los componentes elastoméricos, lo que genera fugas y fallas prematuras del sello.

Al seleccionar un lubricante, tenga en cuenta la composición química del fluido de proceso y su reactividad con distintos tipos de lubricantes. Por ejemplo, en aplicaciones que involucran productos químicos agresivos o solventes, pueden requerirse aceites fluorados o grasas de perfluoropoliéter (PFPE) debido a su excelente resistencia química. En las industrias alimentaria y farmacéutica, los lubricantes deben ser de grado alimenticio y cumplir con las regulaciones pertinentes, como las pautas NSF H1 o FDA.

Viscosidad

La viscosidad es una propiedad fundamental que determina la capacidad de un lubricante para formar una película estable entre las caras del sello y proteger contra el desgaste. La viscosidad óptima depende de factores como la temperatura de funcionamiento, la presión, la velocidad y el diseño del sello. Un lubricante con una viscosidad demasiado baja puede no proporcionar el espesor de película adecuado, lo que genera mayor fricción y desgaste. Por el contrario, un lubricante con una viscosidad demasiado alta puede generar un arrastre excesivo y generar calor, lo que perjudica el rendimiento del sello.

La viscosidad debe ser lo suficientemente alta como para mantener una película lubricante estable en condiciones de funcionamiento, pero lo suficientemente baja como para permitir una disipación eficiente del calor y minimizar las pérdidas por fricción. Se pueden añadir mejoradores del índice de viscosidad a los lubricantes para mantener su viscosidad en un amplio rango de temperaturas, lo que garantiza un rendimiento óptimo en condiciones variables.