En este tutorial veremos cómo podemos enfrentar la disyuntiva entre usar sello mecánico o empaquetadura, para evitar las fugas en las bombas centrífugas.
El autor de este post es Jorge Jiménez Mur.
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Recomendación antes de iniciar el tutorial
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Ahí contamos de «pe a pa» todos los conceptos básicos que deberías saber para tratar con sellos mecánicos. Y por supuesto describimos y analizamos la tipología de sellos mecánicos según API 682 Shaft Sealing Systems.
¿A qué nos referimos cuando hablamos de sellado del eje de una bomba centrífuga?
Primeramente haremos mención a la configuración habitual de una bomba centrífuga, tal y cómo se muestra a continuación.
Habitualmente ocurre lo representado en la figura anterior. Es decir el líquido tiende a fugar desde el interior de la bomba hacia el ambiente exterior, a través de la holgura que queda entre el eje que está girando y el cuerpo o carcasa de la bomba.
Evidentemente, la fuga es hacia el exterior, debido a que la presión en el interior de la bomba (lado de presión del impulsor), es mayor que la atmosférica.
Sin embargo, también se da el caso menos frecuente de que la presión atmosférica es mayor que la presión en el interior de la bomba. Esto es típico en bombas que trabajan al vacío. Entonces la fuga sería hacia el interior y se producirían infiltraciones de aire.
Por un lado y al margen de la pérdida de fluidos, la fuga de líquido hacia al exterior provoca la formación de charcos y la aparición de moho (si la bomba no está dotada de bandeja de recogida de goteos).
Y por otro lado, las infiltraciones de aire pueden reducir las prestaciones de la bomba, llegando incluso a provocar la interrupción del flujo. Para más detalles ver la lección 4.13 Bombeo de Líquidos y Gases.
Ambas situaciones son indeseadas…
Por lo tanto, bien sea para evitar fugas del líquido bombeado o infiltraciones de aires, se hace necesario incorporar en la bomba un sistema de sellado.
Sistema más frecuentes para sellado del eje de bombas centrífugas
Principalmente nos referimos a los 2 métodos de sellado más usados en bombas centrífugas con diseño convencional, es decir:
- Empaquetadura
- Sello mecánico
También existen los diseños de bombas con el concepto «sin sello» (sealless pumps). En estos diseños, el eje no atraviesa la carcasa y por tanto no hay posibilidad de fugas al ambiente a través de él.
Dentro de las bombas con diseño «sealless» tenemos:
- Las bombas con arrastre o acoplamiento magnético
- Y las bombas con motor encapsulado
Para más detalles sobre las bombas «sin sello», ver la lección 4.5 – Bombas centrífugas según HI y otras normas.
No obstante en este tutorial nos centraremos únicamente en las diferencias y la elección entre sello mecánico o empaquetadura.
– Sellado por empaquetadura
Es el sistema que está representado en la Figura 1 de este tutorial.
La idea es colocar varios anillos de un material que pueda ser prensado y apretado contra el eje, para evitar la fuga descontrolada del fluido bombeado.
El uso del sellado con empaquetadura tiene los pros y contras indicados debajo.
En definitiva, si nuestros medios son escasos en cuanto a posibilidades ecónomicas y de personal especializado…. Y además, nos nos importan mucho las fugas que puedan tener lugar debido al goteo constante por la empaquetura…. Entonces acudámos a este método.
Por cierto, si nuestra bomba es vertical y el vertido de la fuga se puede conducir a la cántara o depósito desde donde estamos bombeando… la empaquetadura es una muy buena opción.
– Sellos mecánicos
Por otro lado tenemos los sellos mecánicos.
Se componen de:
- El elemento rotativo (que gira con el eje)
- Un elemento fijo
Aquí el trabajo de sellado lo realizan las caras o pistas del sello, que rozan entre sí evitando la fuga visible del líquido.
¿Por qué digo fuga visible? Pues simplemente, porque aunque no se vea el goteo de líquido, los sellos no son totalmente estancos.
Tambíen tienen emisiones fugitivas en forma de vapor, aunque en cantidades pequeñas comparadas con las empaquetaduras. Se forma una delgada película de vapor entre caras del sello mecánico.
Debajo incluimos las ventajas y desventajas del uso de sellos mecánicos.
De más está decir, que los sellos mecánicos son casi siempre la mejor opción para reducir las fugas, a pesar de la mayor inversión inicial. Y también, que para bombas de diseño convencional, son en muchos casos la única solución posible, si hay que evitar vertidos tóxicos, explosivos ó inflamables.
Resumen y conclusiones
En este tutorial, analizamos las diferencias fundamentales, así como los criterios de elección entre sello mecánico o empaquetadura.
Ciertamente, este es un tema muy de especialistas. Pero eso no impide que podamos tener un criterio fundamentado en lo indicado en este tutorial, para poder hacer una elección ajustada a lo que necesitamos, del método de sellado de nuestras bombas centrífugas.
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