Los sellos mecánicos sirven para evitar la fuga de fluidos o gases hacia la atmósfera de diversos equipos rotativos, tales como bombas centrífugas, compresores y agitadores. Generalmente, cuando los factores de temperatura, presión o la presencia de sólidos en el proceso limitan el uso de un sello mecánico simple, se hace necesario migrar a un sello mecánico doble.
Un sello mecánico doble está compuesto por dos sellos (una pareja de caras primaria y otra secundaria) que trabajan juntas para ofrecer una barrera adicional. A diferencia de los modelos simples, los sellos dobles incorporan un fluido de barrera (líquido o gas) entre ambas caras para lubricar, refrigerar y evitar que el fluido del proceso se escape a la atmósfera.
Componentes y partes de un sello mecánico doble
La tecnología de los sellos mecánicos es una combinación de ingeniería mecánica y propiedades físicas. El sello mecánico está compuesto por diversas partes, a saber:
- Pistas o caras de sellado (rotativa y estacionaria): Son las superficies planas que se frotan entre sí para crear el sello. La pista rotativa gira solidariamente con el eje, mientras que la pista estacionaria se fija a la brida y no gira. Generalmente se fabrican en materiales duros como el Carburo de Silicio (SiC), Carburo de Tungsteno o Carbón (cara blanda). Tienen un acabado de espejo con una planitud perfecta medida en bandas de luz de helio para evitar fugas.
- Sellos secundarios (elastómeros o juntas tóricas): Se utilizan para evitar que el líquido se filtre alrededor de los bordes de las caras del sello. El término junta tórica (O-ring) define un anillo de sección circular diseñado para introducirse en alojamientos especiales. Se fabrican de materiales como Fluorelastómeros (FKM), Nitrilo, Teflón (PTFE) o Grafito para altas temperaturas.
- Unidad de compresión (resortes o fuelles): Suministra la energía y la fuerza positiva necesaria para mantener unidas la pista rotativa con la pista estacionaria, especialmente cuando el equipo está apagado o a bajas presiones. Puede ser de múltiples resortes (multiresorte), un solo resorte (monoresorte) o fuelle metálico.
- Camisa o manguito del eje: Es un componente que se ajusta sobre el eje y proporciona una superficie lisa y de protección para que el sello se coloque.
- Brida y elementos de fijación: Incluye los tornillos, tuercas y la brida del sello, la cual contiene las conexiones para la entrada y salida de los líquidos de lavado, limpieza y refrigeración.
- Buje de restricción: Colocado en la brida para limitar el flujo que pudiese salir a la atmósfera en caso de una falla catastrófica del sello.
Tipos de pistas: Monolíticas vs. Insertadas
Dependiendo del método de fabricación y diseño de las caras del sello, se pueden clasificar en dos tipos principales:
| Tipo de Pista | Descripción | Ventajas / Características |
|---|---|---|
| Pistas monolíticas | Son aquellas que están fabricadas en un mismo material en su totalidad. | Eliminan un posible punto de fuga entre el inserto y la carcasa donde se aloja. |
| Pistas insertadas | Tienen un anillo de material (Carbón, Tungsteno, Silicio) insertado en una pieza de acero inoxidable u otra metalurgia. | Permiten optimizar costos utilizando materiales de alta tecnología solo en la zona de contacto. |
Arreglos y funcionamiento del fluido de barrera
Los sellos mecánicos dobles pueden instalarse en diferentes configuraciones o arreglos:
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1. Sello mecánico en línea (Tándem)
En este arreglo se utilizan dos sellos mecánicos instalados en serie. Uno de ellos está en contacto con el fluido de procesos. Entre los dos sellos se coloca un fluido de barrera no presurizado. Son ideales para fluidos con alta presión de vapor (HVP) con tendencia a cambiar de estado o cristalizarse.
2. Sello espalda con espalda (Back-to-Back)
Para la lubricación de los sellos se introduce una presión en el espacio entre los dos sellos que es superior a la presión del proceso (típicamente 1 bar por encima de la presión en la caja de prensa de la bomba). Al estar a mayor presión, el fluido de barrera limpia y lubrica la película interfacial del sello interno. Si el sello primario falla, el líquido de barrera ingresa al proceso, evitando siempre la fuga hacia el exterior.
El fluido de barrera obligatoriamente debe estar operativo; caso contrario, el sello mecánico externo quedaría sin lubricación y refrigeración, logrando la falla prematura del sistema.
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