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Daniel N Almosny R
Sellos Mecánicos
Todos los sellos mecánicos son básicamenteiguales y tienen un elemento rotatorio y uno fijo. Un
elemento tiene una cara selladora de contacto de unmaterial blando, para desgaste, como el carbón; el otrotiene una cara de material duro, que puede ser
cerámica.
Los sellos mecánicos están diseñados para nopermitir fugas hasta que se gaste la cara blanda. Se haencontrado que muchos sellos no tienen desgaste en lascaras al desmontarlos de la bomba y las fugas empiezanmucho antes de que se desgasten.
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Fallas de los Sellos Mecánicos
Los sellos mecánicos fallan por errores en la instalación y en
el líquido para el prensaestopas. Un estudio cuidadosoprolongará la duración y minimizará el tiempo muerto de la
bomba, con lo que se ahorrará en costos de mantenimiento y
de operación.
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Fallas en Sellos Mecánicos
Se presentan las causas básicas de las
fallas de los sellos y los métodos principalespara evitarlas.
Las fallas suelen ser por:
• Errores en la instalación,
• Problemas por el diseño básico del sellomecánico
• Contaminación del líquido en el prensaestopas.
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Errores en la instalación
Cuando hay errores, pueden parecerinsignificantes, pero si no se corrigen
ocurrirán fugas y se puede pensar que elsello “no sirve para nada”.
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Antes de la Instalación, se debe Verificar:
• La tolerancia permitida en la instalación del tipo particularde sello.
• Se deben tener en cuenta los ajustes finales del impulsor y
de la posición de las placas de apoyo.
• La desviación radial del eje o árbol con un micrómetro de
esfera; la lectura total del micrómetro no debe exceder de0.001 por pulgada de longitud.
• La concentricidad y perpendicularidad del prensaestopascon el eje.
Errores en la instalación
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• Si se cae o se golpea con cualquier objeto, por
ejemplo, en el estopero de la bomba, es casiseguro que permitirá fugas.
• Cualquier partícula que llegue a las caras del
sello durante la instalación permitirán fugas.• Salvo que el sello esté instalado de modo que
las caras tengan la carga correcta, ocurriránfugas.
Errores en la instalación
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Problemas por el diseño de los
sellosUn sello de diseño deficiente puede permitir
la pérdida momentánea de contacto de lascaras y su falla en un momento dado.
Si se pierde contacto por cualquier razón,cualquier partícula en el líquido para sello seintroducirá entre las caras y se enclavará en lacara blanda, ésta funcionará como ruedaabrasiva y destruirá la cara dura.
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El componente rotatorio se conecta con el
eje de la bomba, que tiene un movimiento axialconstante, este movimiento lo pueden producirla desviación normal, vibración, cavitación,
desequilibrio del impulsor, desalineación de lostubos y acoplamientos y las tolerancias de loscojinetes.
El sello debe poder compensar estemovimiento axial, si se interrumpe estacompensación por cualquier motivo, las carasdel sello perderán el contacto y habrá fuga.
Problemas por el diseño de los
sellos
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El calor generado en las caras del sello puede
producir la falla del elastómero o cambiar lacondición del líquido bombeado en la zona delsello, lo que aumentará la corrosión o producirá
cristalización.
Al evaluar cualquier tipo de sello mecánico sedebe tener en cuenta la proximidad del elastómerocon las caras del sello y verificar el flujo
recomendado de líquido en el prensaestopas.
Problemas por el diseño de los
sellos
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Se debe comprobar la compatibilidad del
líquido para el estopero con los materialesde construcción de los resortes, elelastómero, el componente rotatorio y el fijo.
Si no se tienen en cuenta esos factores yocurre pérdida momentánea de contactoentre las caras del sello, éste se dañará y
ocurrirán fugas.
Problemas por el diseño de los
sellos
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• A. Material para cara dura (cerámica)
• B. Material para cara blanda (carbón)• C. Sello de elastómero, dinámico o
movible
• D. Empaquetadura
• E . Junta o sello de elastómero,estático o fijo
• F. Prensaestopas• G. Eje de la bomba
Diseño de algunos sellos mecánicos típicos y suscomponentes básicos
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• A. Material para cara dura (cerámica)
• B. Material para cara blanda (carbón)• C. Sello de elastómero, dinámico o
movible
• D. Empaquetadura
• E . Junta o sello de elastómero,estático o fijo
• F. Prensaestopas• G. Eje de la bomba
Diseño de algunos sellos mecánicos típicos y suscomponentes básicos
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• A. Material para cara dura (cerámica)
• B. Material para cara blanda (carbón)• C. Sello de elastómero, dinámico o
movible
• D. Empaquetadura
• E . Junta o sello de elastómero,estático o fijo
• F. Prensaestopas• G. Eje de la bomba
Diseño de algunos sellos mecánicos típicos y suscomponentes básicos
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• A. Material para cara dura (cerámica)
• B. Material para cara blanda (carbón)• C. Sello de elastómero, dinámico o
movible• D. Empaquetadura
• E . Junta o sello de elastómero,estático o fijo
• F. Prensaestopas• G. Eje de la bomba
Diseño de algunos sellos mecánicos típicos y suscomponentes básicos
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Partículas extrañas en el
prensaestopasLos cuerpos extraños en el líquido del
prensaestopas pueden obstruir loscomponentes deslizables del sello y producir sufalla.
Se necesitan controles adicionales para ellíquido que llega al prensaestopas. Loscontroles del líquido para el sello se debenproyectar sobre la base del pequeño volumen
del líquido en el prensaestopas.
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Ejemplos de estoscontroles:
• Tubos conectados conlos tubos de succión o
descarga de la bomba yque terminen en elprensaestopas
• Tubos conectados comose menciona pero conuno adicional desde elprensaestopas hasta un
drenaje
• Un segundo líquido,compatible con el
bombeado inyectadoen el estopero
• Un buje de restriccióninstalado en el fondodel prensaestopas,para reducir al mínimoel orificio entre el eje y
la carcasa de la bomba• Camisa de vapor,serpentines deenfriamiento o
aislamiento en torno alprensaestopas.
Partículas extrañas en el
prensaestopas
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Partículas extrañas en el
prensaestopasOcurre un gran
número de fallas desellos mecánicos porla inestabilidad de lapresión y flujo dellíquido de barrera.
Algunos factoresque ocasionan lasfallas son:
• Conexiones con loscabezales en laplanta, por ejemplo,para agua tratada, enlos que fluctúa lapresión por que hayun consumo grande ypoco frecuente en el
mismo cabezal, porejemplo, para adiciónde agua a un tanque
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Partículas extrañas en el
prensaestopas• Tubería que permite que
el sello mecánico reciba
líquido del fondo de uncabeza o del extremo deun ramal, con lo cual
todas las partículas delcabezal van hacia el tubode pequeño diámetro
para el sello y loobstruyen con frecuencia
• No se tienen en cuentaalteraciones en el
cabezal para el líquido debarrera, que permitenllegar partículas al
prensaestopas, porejemplo, al lavar lastorres de enfriamiento,
reemplazar tuberías,vibración intensa de loscolgadores de tubo, etc
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Para tener flujo ypresión estables para el
líquido de barrera sepuede hacer lo siguiente:
• Conectar con una fuentede líquido de barrera a
presión estable o instalartanques de presión paraque ésta no fluctúe
• Instalar un filtro que sepueda limpiar durante elfuncionamiento
• Instalar un rotámetro
• Vigilar todos los selloscon un programapermanente de
mantenimiento olubricación.
Partículas extrañas en el
prensaestopas
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Análisis de Fallas en los Sellos
MecánicosA continuación se hace un análisis de fallas
comunes de los sellos mecánicos.
Algunas de estas fallas son:
• Erosión
• Extrusión
• Agrietamiento por calor
• Desgaste excesivo del dedo o mellas de arrastre
• Vesiculación
• Escamación
• Recalentamiento de los anillos tóricos
• Vaporización
• Oxidación
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Erosión
Síntomas:
• Deja carcomida la caradel sello o deslavada enuna porción localizada.
Causa:
• Tasa excesiva de lavado,o tasa normal de lavadocontaminada conpartículas abrasivas
Medidas Correctivas:
• Reducir tasa de lavadodel sello
• Eliminar presencia deabrasivos
• Cambiar materiales delsello por otros masresistentes
• Cambiar el lugar delavado del sello o cubrirla cara estacionaria paraprotegerlo
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Erosión
Secciónsometida a
erosión
Liquido paralavado
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Extrusión (Compresión)
Síntomas:
• Anillos tóricos o sellossecundarios sonestrujados a más de sustolerancias. Aparecerán
cortados o repelados.
Causa:
• Temperatura, presión oataque químico excesivoen el anillo tórico
Medidas Correctivas:
• Verificar holgueras delanillo tórico en laaplicación
• Verificar compatibilidadquímica y límites detemperatura
• Instalar anillos contraextrusión
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Extrusión (Compresión)
Los sellos extruidos se ven cortados o despellejados al oprimirlos
en un espacio muy pequeño
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Agrietamiento por calor
Síntomas:• Presencia de grietas
radiales de finas agrandes que parecensalir del centro del anillo
Causa:• Falta de lubricación• Vaporización en las caras
del sello• Falta de entrenamientoapropiado
• Excesivo valor Presión-
Velocidad
Medidas Correctivas:
• Disponer de sistema deenfriamiento apropiado
• Mejorar calidad demateriales utilizados
• Reducir valor Presión-Velocidad
• Verificar enfriamiento y
lubricación
D t i d l d d
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Desgaste excesivo del dedo o
mellas de arrastreSíntomas:
• Desgaste excesivo de los
dedos de arrastre,indentación o ranuras dearrastre en un periodo
corto de tiempo.
Causas:
• Cargas pesadas y gradosgrandes de movimientoentre las superficies dedesgaste.
• Lubricación deficiente
Medidas Correctivas:
• Incorporar dedos dearrastre templados omellas de arrastre en el
diseño del sello• Considerar sellos con
diseño que pondrían elmecanismo de propulsiónen mejor ambiente delubricación
• Verificar las limitaciones
de presión del sello
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Vesiculación (Ampollas)
Síntomas:
• 1ra etapa: Seccionescirculares pequeñas queaparecen levantadas ysaliendo de las caras delsello de carbón.
• 2da etapa: grietas en lassecciones levantadas enformas de estallidos deestrella
• 3ra etapa: se desbaratanlas vesículas dejandohuecos en la superficie delas caras
Causas:• Fluidos de alta viscosidad que
penetran el carbón por unextenso periodo de tiempo yluego se fuerzan fuera de losporos cuando se calienta lapieza.
Medidas Correctivas:• Reducir velocidad del fluido en
la cavidad del sello,sustituyéndolo nuevo oaumentando su temperatura
• Eliminar arranque y paradasfrecuentes
• Verificar enfriamiento ycirculación de las caras delsello.
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Vesiculación
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Escamación (Astilladura)
Síntomas:
• Similar a la vesiculación,pero en superficies lejosde la cara del sello (carasopuestas, respaldo)
Causas:
• Similar a la vesiculación,pero en este caso puedeocurrir con cualquierfluido
Medidas Correctivas:
• Evitar el funcionamientoen seco del sello porperiodos prolongados
• Sistema de sello alternocon convección térmica osistema de lubricación
forzado.
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Escamación
Recalentamiento de los anillos
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Recalentamiento de los anillos
tóricosSíntomas:Se endurecen y se agrietan,
haciéndose muyquebradizos
Causas:• Falta de enfriamiento o
flujo adecuado en lacavidad del sello
• Temperaturas excesivas• Aplicación equivocada demateriales para laaplicación
Medidas Correctivas:
• Verificar enfriamiento ylíneas para descubrirbloqueos y losintercambiadores de calor
por si tienen acumulaciónde costras
• Considerar uso de unsello con límites más
altos de temperaturas
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Vaporización
Síntomas:• Goteo excesivo y averías
en las caras de los sellosque acortan su duración yreduce el rendimiento.
Causas:• Cuando el calor no se
elimina adecuadamente yel líquido hierve o seconvierte en vapor.
• Presión excesiva• Deflexión excesiva
• Enfriamiento y lubricacióninadecuados
Medidas Correctivas:
• Mejorar la circulación yenfriamiento en las carasdel sello
• Verificar la operación atemperaturasadecuadamenteinferiores a temperaturasde inflamación
• Verificar si se usa alímites de presión yvelocidad
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Vaporización
Sección afectada por vaporización
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Oxidación
Síntomas:
• Lodo de barniz, laca oabrasivo en el ladoatmosférico del sello
Causas:
• Descomposición químicade hidrocarburos
Medidas correctivas:
• Aplicar purga de vapor
• Limpiar sello con agualimpia
• Aplicar enfriamiento conuna camisa de agua deprensaestopas,intercambiador de calorenfriado al agua oenfriado al aire