Fundamentos de Sellos Mecanicos

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Fundamentos de Sellos Mecnicos

Objetivos de AprendizajeEn esta seccin, los participantes revisaran losfundamentos de sellos mecnicos. Discutirn comotrabaja un sello mecnico y las causas potenciales defalla de sello y equipo. Los participantes considerarnla importancia del balanceo del sello y las propiedadesideales de los materiales de las caras de los sellosmecnicos.

Despus de terminar esta seccin, los participantessern capaces de identificar variados estilos de sellosmecnicos, las partes componentes, caractersticas,beneficios y ventajas comparativas de cada diseo.

154Fundamentos de Sellos Mecnicos

Causas de Fallas de Equipo Rotativo

Mecanismos de Sellado69%

Cojinetes10%Juntas estticas

9%Hidrulico

3%

Acoplado2%

Otras7%



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Causas bsicas de Fallas de Sellos

Operacionales40%

Diseo del Sistema19%

Componentesdel Sello

9%

Mecnicas24%

Diversos8%


Muchas piezas para manejar Es necesario colocar manualmente

Muchas opciones de material Podria ser menos costoso

Posibles errores de ensamblado y dao en la cara

Sellos No-Cartucho



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Sellos Cartucho

Ensamblado de fbrica en una manga tipo cartucho Sin medidas para colocar Una pieza para manejar Errores de ensamblaje o dao a las caras poco probables Necesaria en muchos casos de bombas verticales y bipartidas Ahorro de tiempo Pueden ser ms costosos


Como Funciona el Sello MecnicoTodos sellos mecnicos, comparten la misma tecnologa bsica. Hay dos superficiesextremadamente planas (referidas como caras) las cuales estn en contacto una con laotra. Una cara gira con el eje, mientras la otra permanece estacionaria con el cuerpo de labomba. Estas caras del sello estn selladas a sus propios alojamientos a travs del usode sellos secundarios. Las caras estn mecnicamente energizadas y flexibles tal queellas puedan ser colocadas en contacto y moverse para compensar desalineamientosestticos, dinmicos y desgaste.

En la pgina 15 subrayamos la funcin de un tpico sello mecnico sencillo, interno deempuje.

El nmero 1 se refiere a las partes metlicas, stas posicionan y causan que el sellomecnico gire con el eje de la bomba. Esta porcin del sello mecnico contiene resortes,los cuales energizan el sello secundario (en la mayora de los casos un O-ring), mientrasempuja el nmero 2 la cara rotariva. La cara rotativa 2 es empujada contra la caraestacionaria que est indicada como nmero 3. Estas partes son flexibles de tal maneraque pueden compensar desalineamientos estticos causados por tolerancias de fabricacine instalacin del equipo. El sello mecnico debe tambin acomodar desalineamientosdinmicos causados por una exentricidad (run out), deflexin y otros movimientos del eje. Lacara rotativa, 2, debe moverse axialmente para compensar desgaste en la cara de 2 y/o 3.

La cara rotativa 2 es plana entre tres bandas de luz helio (0.0000348 o 89 micras) y espresionada contra la cara estacionaria 3 tanto por el resorte como por la presin hidrulica(fludo) dentro de la caja estopero de la bomba.

La cara estacionaria 3 es sostenida por la brida y permanece estacionaria en operacin.Algunas caras estacionarias de sellos mecnicos estn sujetadas para evitar rotacin ytodas tienen alguna forma de sello secundario para prevenir que el flujo del lquidosobrepase la parte superior de la cara estacionaria.



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Tpico Sello de Empuje Sencillo Interno

(Rotor Flexible)

3

12


Tpico Sello de Empuje Sencillo Interno

(Rotor Flexible)

Vas de fugas (Leak Paths)

1. Brida a la nariz del estopero de la bomba - sellada con una junta o un O-ring.2. Sobre la parte superior del sello - O-ring.3. Debajo del sello - O-ring.4. Entre las caras.

1

2

3 4



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Sello Mecnico de Empuje Sencillo InternoLos sellos mecnicos de empuje sencillo interior (rotor flexible), son fabricados en variasconfiguraciones. Los siguientes son solo dos de los diferentes tipos de sellos de empujedisponibles.

Rotor flexible Esttor flexible


Tpico Sello de Fuelle Metlico Sencillo Interno



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Tpico Sello Mecnico de Fuelle Metlico SencilloInternoUn sello mecnico de fuelle metlico se refiere algunas veces a un sello mecnico de no-empuje. Como los sellos de empuje, los sellos de fuelle metlico estn disponibles en unavariedad de configuraciones.

A diferencia del sello de empuje, el sello secundario contra el eje rotativo es un selloesttico. Este sello secundario no est colocado en seguida de la cara rotativa, solo esrequerido sellar el eje bajo el collar de la unidad rotativa.

Sellos Secundarios

Estticos


Tpico Sello de Fuelle de Elastmero CartuchoSencillo Interno

La estructura elastomrica acta como un sello secundario esttico. Disponible en una variedad de materiales. Disponible tanto en configuraciones de cartucho y sin cartucho.



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Balanceo de Sellos

El balanceo de un sello mecnico involucra un simple cambio de diseo que reduce lafuerza hidrulica que est actuando para cerrar as caras del sello.

Los sellos no-balanceados tienen mayores cargas de caras que los sellos balanceados.Ellos fugan menos a baja presion y son ms estables cuando estn sujetos a vibracin,desalineamiento o cavitacin.

Los sellos balanceados tienen cargas ligeras de caras y por lo tanto una mejor lubricacinentre las caras. Esto permite al sello trabajar a velocidades y presiones mayores, as comocon pobre lubricacin. As mismo, los sellos balanceados fugan ms y son menos establesa baja presin que los sellos no-balanceados.



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Propiedades Ideales de los Materiales de Caras deSello

MecnicaAlto Mdulo de Elasticidad

No flexibleNo se pandea o distorsiona

Alta fuerza de tensinCoeficiente de Friccin Bajo

ResbaladizoExcelentes Caractersticas de Desgaste

Auto-Lubricacin

TrmicaCoeficiente de Expansin Bajo

Se expande poco o nada en absolutoNo cambia de tamao/forma

Alta Conductividad TrmicaConduce/Disipa Bien el CalorNo es un Aislador

Resistente a una Fractura TrmicaNo se Rompe ante Cambios de TemperaturaEstabilidad Trmica

QumicaResistente a la CorrosinBuenas Humectabilidad y Caractersticas Adhesivas

OtrasEstabilidad dimensionalBuena Maquinabilidad y Fcil de Fabricar

Econmica y Disponible en Seguida


Materiales de la Cara del Sello

Cara de Stellite1

1/16 Soldadura Stellite a 316 SS u Otro Cuerpo de Aleacin MaquinableTemperatura Mxima 350F (180C)Aceites, Solventes, Algunos cidos, CusticosNo es Bueno en el AguaObsoleto debido a diferentes rangos de expansin trmica

Stellite Slido de FundicinTemperatura Mxima 450F (230C)Se est volviendo Obsoleto

* Carburo de Tungsteno Slido con Ligadura de NquelTemperatura Mxima 750F (400C)Agua Caliente, Productos de Petrleo,Custicos, Algunos cidos

Carburo de Tungsteno Slido con Ligadura de CobaltoTemperatura Mxima 750F (400C)No tan bueno en Agua, El Cobalto es Lixiviado

Material de eleccin



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17-4 Ph SS Endurecido

Resistencia a Corrosin similar a 304 SSTemperatura Mxima 600F (320C)Aceites, Agua, Custicos Suave

Ni-Resist c 2

Slido Fundido de Hierro y NiquelEconmicoTemperatura Mxima 350F (176C)Productos de Petrleo, Aceites, Azufre

Bronce

Temperatura Mxima 350F ( 176C)Aceite, AguaAlgunos AbrasivosPobre Resistencia a la Corrosin

*99% Oxido de AluminioSin ligante - Sin SilicatoMs Resistente al Choque Trmico que la Ligadura de SilicatoMxima Temperatura 350F (176C)Bueno en cidos Incluyendo Fluorhdrico y Custicos.

(Sellos Bipartidos y Casos Especiales) Material de eleccin



Recubrimiento de CermicaAplica sobre cualquier Base MetlicaTemperatura Mxima 350F (176C)Bueno para tamaos no-stndardxido de CromoMejores Caractersticas de Uso que el StelliteMenor Costo que el Carburo de TungstenoEjemplo: No es Bueno en 70%, cido Sulfrico

*CarbonosEl Carbon - Grafite es el material de la cara del sello ms comn usada actualmente.Sus fuerzas incluyen:

Bajo Costo - Fcil FabricacinResbaloso - Auto - LubricacinBuena Resistencia a la CorrosinExpansin Trmica LimitadaExcelentes Caractersticas al Desgaste

Sus limitaciones incluyen:Menor Esfuerzo MecnicaPobre Conductividad TrmicaPropenso a AmpolladurasPobre en Servicios Abrasivos

* Material de eleccin



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Carburo de SilicioExtremadamente DuroAlta DensidadAlta Fuerza de TensinBaja Expansin TrmicaResistente a la Fractura por CalentamientoResistente al Choque Trmico

*Reaccin de AglomeradoCarburo de Silicio Slido HomogneoTemperatura Mxima 3000F (1648C)Resistente a la Corrosin casi ilimitadaNo es Bueno en Mezclas de cidos Fluorhdrico y NtricoNo es Bueno en Custicos FuertesBueno en AbrasivosBueno para Alta Presin Y alta Velocidad cuando se Usa contra Carbn

*Sinterizado DirectoCarburo de Silicio Slido HomogneoTemperatura Mxima 3000F (1648C)Resistencia a la Corrosin casi ilimitadaBueno en Mezcla de cido Fluorhdrico y NtricoBueno en Custicos FuertesBueno en AbrasivosBueno para Alta Presin y Alta Velocidad cuando se Usa Contra Carbn

*Material de eleccin


Materiales de la Cara de Sello

*Carburo de Silicio con Carga de GrafitoCarburo de Silicio/Compuesto de Carbn - GrafitoMxima Temperatura 3000F (1648C)No es Bueno en Custicos FuertesNo es Bueno para AbrasivosBueno para Alta Presin y Alta Velocidad cuando Corre contra Otra CaraDura

Auto Lubricante - Corre en Seco Intermitente Contra Otra Cara Similar

* Materiales de Eleccin1 Marca Registrada de la Corporacin Cabot2 Marca Registrada de Huntington Alloys, Inc.

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