Sellos Mecánicos Conceptos

Sellos mecánicos y sus componentes

Función del sello mecánico

Arreglos de sellado

Generación de calor

Parámetros básicos y materiales

El sello mecánico es un elemento de una máquina que tiene por finalidad realizar el sellado entre el medio rotativo y el estacionario

Caja de Sellado

Motor

Eje

Acoplamiento

Mancal

Carcasa

Definición del sello mecánico

Dos caras de sellado diferentes (rotativa y estacionaria)

Caras están a exactos 90° del eje Fuerzas axiales presionan las caras

una contra la otra

Caras del Sello

F

Sello mecánico dentro de la bomba

Unidad Rotativa Cara rotativa (1) O-ring dinámico (2) Resorte (5) Transmisión de torque (6)

12 35 46

Unidad Estacionaria Cara estacionaria (3) O-ring estacionario (4)

Principales componentes del sello

Caras Rotativas

Caras Rotativas

InsertadaSólida o Maciza

SoldadaEmanchada

Caras Rotativas

Cara Estacionaria

Cara Estacionaria

SÓLIDAS

COMPUESTA

O-ring simple, sen pino O-ring simple, con pino O-ring doble

Con capa Abrochada

Incrustada o Soldada

Cara Estacionaria

Sellados Secundarios

Sellados Secundarios

Capa do tipo U Grafito Puro

Cuña Anillo Cuadrado

Tipos de sellados secundarios

O-rings O-rings Encapsulados Capa

O-ring Dinámico 7 a 8%

O-ring Estacionario 10 a 12 %

O-ring Estático máx. 20 %

Posicionamiento y compresión de los O-rings

Resortes

Resortes

Súper Sinusoidal

Ondulado

Tolerancia-área

Movimiento del Resorte

Fuer

za F

Espiral cilíndrico o Espiral cónico

Ondulado Sinusoidal y Súper sinusoidal

• Resorte Único

• Único o Múltiplo

Resortes Únicos o Múltiplos

Visto por el acoplamiento o motor.

Cara Rotativa

Padrón

Resorte Horario

ejeAnte horario

Resorte Ante horario

ejehorario

Sentido de rotación para resorte único cónico

El sello mecánico posee un resorte grande

• Proyecto robusto• Difícilmente es bloqueado• Aumenta refrigeración• Generalmente dependiente del sentido de

rotación

Resorte

Resortes múltiplos, varios resortes pequeños

• Fuerzas igualmente distribuidas• Grandes diámetros• Menor espacio axial• Independiente del sentido de rotación

Resorte Único o Múltiplo

Transmisión de Torque

Transmisión de Torque

Transmisión de torque no positiva

Resorte cónico

Fuelles de goma

Anillo de presión (clamp)

Transmisión de torque positivo

Tornillo con punta angular

Chaveta

Tornillo con rebaje

Pino con resorte

Transmisión de torque

Fuerzas de cierre

Eje

Resorte Fluido

Fuerzas Estáticas

Fuerzas Hidráulicas

Funcionamiento del sello (1)

Fluido bombeado o barrera realiza la lubricación y refrigeración

LubrificaciónEje

Fluido

Refrigeración

Funcionamiento del sello (2)

Área Hidráulica

Área de contacto

(D² - dh²)

(D² - d²)

k = dh = diámetro hidráulicoD = diámetro externod = diámetro interno

Factor k =

Funcionamiento del sello (3) - Balanceados y no Balanceados

k >1 = sellos no balanceados

Para presiones bajas y medias

ØDa

ØDi

ØDa

ØDh

Funcionamiento de los sellos (4) - Sellos no balanceados

ØDo

ØDh

ØDo

ØDi

k <1 = sellos balanceados

Para altas presiones

Fluidos volátiles

Funcionamiento del sello (5) - Sellos balanceados

Fluido Bombeado Fluido Barrera

Fluido Barrera

Sellos Dobles

Sello Simple

Tandem

Back to Back Cara a Cara

Arreglos de sellado

Sello Simple

Arreglos de sellado simple

Resorte en contacto con fluido

Resorte protegido

Sello simple / Resorte rotativo

Resorte en contacto con fluido

Resorte protegido

Sello Simple / Resorte Estacionario

Fluido bombeado Fluido barrera

Tandem

Back to back (cara a cara)

Fluido barrera

Arreglos de sellado doble

Función de sello simple con sello de seguridad

Fluido barrera sin presión (padrón) Monitorear el funcionamiento del sello Control de derrame

Protección contra vacío Protección del medio ambiente Refrigeración / Calentamiento Reducción de contaminación

Fluido BarreraFluido bombeado

Atmósfera

Sello Doble (Tandem)

AtmósferaProducto

Fluido BarreraFluido Barrera

AtmósferaProducto

Back to Back Face to Face

Caras lubricadas por el fluido barrera Back to back o face to face Fluido barrera presurizado

( P1 + 2 bar o 10% mayor )

Sin derrame de producto p/ atm.

Fluidos agresivos

Fluidos con sólidos

Fluidos que solidifican / polimerizan

Operación segura para el medio ambiente

Sello Doble

Sello tipo “pusher”

Sellos de Fuelle

Fuelle metálico (lamelar)

Fuelle metálico ondulado

Fuelle de elastómero

Tipos de Sellos Mecánicos

Generación de Calor

Flujo del Calor

Generación y Flujo del Calor

Producto

FricciónGeneración de Calor

Caída de la Presión

Generación de Calor

Vaporización

FricciónGeneración de Calor

Temperatura alta, próxima de la presión de vapor

Generación de Calor, vaporización

DESGASTE

Aumento de la temperatura

Depósitos de substancias disueltas

Depósito de sólidos( ex.: Magnetita)

Giro a seco

Temperaturas > 80°C 2 – Mudanza de fase entre las caras de sellado

Desafíos de sellado

Caras Paralelas Caras tipo V Caras tipo A

Causadas por presión, lapidación y pulido

Entre Caras de Sellado

Qué es una tasa de derrame aceptable?

EjeDerrame

Derrame (1)

Ser el menor posible = aceptable

Influenciado por varios factores

Es necesario para el funcionamiento del sello

Derrame (2)

Condición de las caras

Variaciones del proceso

Condición del sellado secundario

Deformaciones causadas por presión y temperatura

Parámetros de Derrame (Caras)

Vibración y estabilidad de la máquina

Modo de operación de la planta

Características del fluido

Precisión en el montaje y operación de los sellos

Condición del equipo

Parámetros de Derrame (proceso)

°C

bar U-1

Presión

Velocidad

Sentido de rotación

Temperatura

Fluido / viscosidad

Eje / dimensión / forma constructiva

Estos son los parámetros mínimos para la selección

Parámetros para selección de los sellos mecánicos

1

3

2

Presión de succión [1]

Presión en la caja [2]

Presión en el Recalque [3]

Presión de proyecto

Presión de vapor

Presión do fluido barrera

Presión

Dm* n * 60.000

Vg =Vg = Velocidad de deslice [m/s]Dm = Diámetro medio de la cara [mm]n = Velocidad [RPM]

Influencia del diámetro del eje

Resortes

Horario o ante horario

Resorte independiente del sentido de rotación

Roscas de circulación o anillo bombeador

Sentido horario o ante horario

Rotativa / estacionaria, macho-hembra

Influencia del sentido de rotación

Punto de vapor (depende de la presión)

Viscosidad

Polimerización

Deformación del metalDebido a la presión, temperatura, etc.

Agresividad del fluido (Corrosión)

Influencia de la temperatura

Densidad Capacidad de lubricación, detalles constructivos, operación del sello

Concentración,cristalización,partículas sólidas

Elección del material

Elección del material

Presión de vapor

Punto de solidificación

Presión de vapor entre las caras

pH

Influencia del fluido

• Diámetro del eje y forma constructiva• Diámetro de la camisa y forma

constructiva• Diámetro de la caja de sellado• Profundidad de la caja de sellado• Centro de perforación para prisioneros• Número de prisioneros• Primero obstáculo axial y radial • Posicionamiento de las conexiones• Dimensión de referencia de la caja para

la camisa

Dimensión de referencia

Influencia de los dimensionales

• Terminación de las superficies

• Propiedades de lubricación y refrigeración del fluido

• Oscilaciones

• Choques mecánicos

• Falla en la lubricación

• Ciclos en los procesos

• Deficiencia en la disipación de calor

Influencias adicionales

Temperatura

Fluorelastómero (FKM) Viton*

Etileno Propileno (EPDM)

- 5°C+ 150°C (aceite)+ 75°C (agua)

(nunca usar con aceite)+ 140°C (agua)

+ 75°C

- 20°C

Nitrílica (NBR) Perbunan*- 20°C

O-ringsestáticos

+ 200°C+ 75°C (agua)

- 40°C

Temperatura

Fluorelastômero (FKM)

Etileno Propileno

- 20°C

+ 150°C (nunca usar con aceite)+ 140°C (agua)

+ 100°C Nitrílica (NBR)

Perbunan*

(EPDM)

Viton*

- 30°C

O-rings dinámicos

Anexo VIII - Sellados Secundarios, límites de temperatura