En este post describiremos información básica sobre bombas de sellado y motobombas que utilizan sellos mecánicos para sellar el eje.
(Vilmar Luis Rossi – Ingeniería)
Cualquiera que utilice o trabaje con bombas y motobombas seguramente habrá oído hablar de fugas de líquido. La solución a este problema en sistemas que utilizan sellos mecánicos puede ser, sobre todo, un reto.
¿Qué es el sellado de sello mecánico?
En primer lugar debemos entender que el sello mecánico es un conjunto de componentes de estanqueidad presentes en la motobomba. También llamada caja de sellado, su función es impedir el paso de líquido, aire o cuerpos extraños en la región por donde pasa el eje a través de la carcasa. Asimismo, es precisamente esto lo que aísla los medios internos y externos de la bomba.
Las formas más comunes de sellado en bombas y motobombas son el sellado estático y el sellado dinámico. En resumen, aquí hablaremos de los conceptos básicos del sellado dinámico radial, que también se llama sellado de sello mecánico.
Ante todo, el sello mecánico es un conjunto de componentes que tienen la finalidad de impedir el paso de líquido a lo largo de la interfaz de dos superficies giratorias. Normalmente, una superficie permanece quieta (estacionaria), mientras que la otra gira junto con el eje (rotativa).
Una gran ventaja de adoptar sellos mecánicos es que la lubricación de sus pistas de deslizamiento la realiza el propio líquido bombeado. Además, este tipo de sello no presenta fugas visibles que puedan dañar o contaminar el lugar donde está instalada la motobomba.
La geometría de los sellos mecánicos.
La geometría de los sellos mecánicos puede variar según los modelos vendidos por los distintos fabricantes. Sin embargo, las piezas fundamentales suelen ser similares en geometría y función.
En la figura 1 es posible visualizar las piezas que componen el sello mecánico.
Figura 1 – Componentes del sello mecánico
- Cara estacionaria: Esta pieza se fija a la carcasa.
- Cara giratoria: Esta pieza se fija en el eje del motor.
- Piedra de amolar: Su función es mantener el contacto entre las caras estacionaria y giratoria.
- Sello primario: ocurre “naturalmente” debido a que la geometría de las dos caras, estacionaria y giratoria, están en perfecto contacto, impidiendo el paso del líquido, mediante la formación de una película lubricante (que no es más que una barrera que el propio líquido formularios);
- Sello secundario: se fabrica utilizando elastómeros presentes en los componentes de las caras estacionarias y/o giratorias.
Aún así, quizás se pregunte: "¿Todos los sellos mecánicos tienen la misma geometría y estos mismos componentes?" Podemos decir que existen otras geometrías y piezas diferentes, como puedes ver en la figura 2:
Figura 2 – Ejemplos de sellos mecánicos
Estos sellos mecánicos ilustrados son los más comunes y se fabrican para aplicaciones simples, por ejemplo, para bombear agua limpia. Podemos decir que las geometrías de los sellos mecánicos son de lo más diversas. De cualquier manera, incluso puede tratarse de una geometría diferente para adaptarse a una aplicación específica o simplemente por el proceso de fabricación de cada fabricante de sellos mecánicos.
Materiales
Las superficies giratorias y estacionarias, así como la goma de sellado, están fabricadas con diferentes materiales. En este sentido, para conocer un poco más al respecto, sugerimos consultar el folleto que se encuentra disponible para su descarga en el sitio web de FAMAC (Haga clic aquí). Lea este material para comprender que cada componente del sello mecánico se puede producir a partir de diferentes materiales. Entendiendo esto, elegirás un sello mecánico para cada equipo cuyos materiales de fabricación sean compatibles con el líquido que se bombea y, por supuesto, con la aplicación.
Causas de fugas de líquido en sistemas con sellos mecánicos.
Las principales causas de fugas de líquido en sistemas con cierre mecánico son, en definitiva:
- Desgaste: Con el tiempo, los componentes del sello mecánico pueden desgastarse debido a la fricción y la exposición continua a los líquidos bombeados. Esto puede provocar pequeños huecos que permitan fugas.
- Instalación Inadecuada: Si el sello mecánico no se instala correctamente, se producirán desalineaciones o distorsiones, creando espacios por donde pueden escapar los líquidos.
- Contaminación: las partículas sólidas o sustancias corrosivas en el líquido bombeado pueden dañar los componentes del sello mecánico, comprometiendo su efectividad y provocando fugas.
- Presión y temperatura excesivas: Operar la bomba en condiciones de alta presión o temperatura fuera de las especificaciones del sello mecánico puede causar fallas y fugas.
Consecuencias
- Pérdida de eficiencia: las fugas constantes reducen la eficiencia de la bomba, requiriendo más energía para realizar el mismo trabajo.
- Desgaste adicional: La fuga puede causar corrosión y desgaste en otras partes de la bomba y del sistema, aumentando los costos de mantenimiento y reparación.
- Riesgo de contaminación: en industrias sensibles, como la química o la farmacéutica, las fugas pueden provocar la contaminación del producto, lo que genera importantes pérdidas financieras y riesgos de seguridad.
casos especiales
Para temperaturas superiores a 60ºC, algunos modelos de bombas ya vienen equipados con juntas especiales para cumplir esta condición. De hecho, cuando no se especifica la limitación de temperatura para el modelo, se recomienda que la temperatura del agua esté entre 15 y 25°C, para garantizar el rendimiento hidráulico y reducir los problemas de cavitación de la bomba. Además, para los cierres mecánicos normales no se recomienda superar una temperatura máxima de 60ºC, para garantizar su vida útil.
Para aplicaciones específicas, como bombas sumergibles, existen modelos que cuentan con prensaestopas con sello mecánico simple o doble, con materiales específicos, para aplicación en líquidos abrasivos con presencia de sólidos. En este equipo, el sello mecánico normalmente se monta en una cámara de aceite, con el fin de mantener el sello lubricado y refrigerado. Esto permite instalar un sensor que detecta el ingreso de agua, lo que permite reemplazar el sello mecánico antes de que el ingreso de agua afecte la vida útil de todo el equipo.
Figura 3 – Imagen en corte de una bomba sumergible de la línea FBS-NG de FAMAC
Para que el sello mecánico mantenga las funciones y el tiempo de uso esperados, se deben observar estrictamente las dimensiones y tolerancias de montaje como perpendicularidad, concentricidad, paralelismo, descentramiento y rugosidad. Por lo tanto, es fundamental observar las especificaciones del fabricante de la bomba antes de reemplazar el sello mecánico, asegurando que su funcionamiento y vida útil sean acordes al diseño original.
Pero esto será tema de otro post aquí en el blog, presentando detalles sobre las principales precauciones durante el mantenimiento y cómo identificar si la falla se debe al tiempo de uso, a una aplicación incorrecta o a un defecto en el sello mecánico.
Sigue siguiéndonos aquí y en las redes sociales. @famacmotobombas.