¿Qué es un Sello (Empaquetadura)?
Como es sabido, el sello del eje es uno de los componentes principales de las bombas centrífugas. Excepto en las bombas de acoplamiento magnético (sin sello), su uso es obligatorio en todas las bombas centrífugas. En este artículo intentaremos compartir con ustedes los tipos de sellos de eje y su mecánica de funcionamiento.
La función básica del sello del eje en una bomba centrífuga es proporcionar la estanqueidad entre las zonas húmeda y seca de la bomba. La zona húmeda es el lado de la carcasa de la bomba, donde el fluido se presuriza y la energía mecánica se convierte en energía hidráulica. La zona seca, por su parte, es el lado del eje, los rodamientos y el motor, que queda fuera de la zona húmeda.
Para comprender mejor la función y el principio de funcionamiento del sello del eje, es útil abordar brevemente la lógica de funcionamiento de la bomba centrífuga.
En primer lugar, el motor, situado en la zona seca, toma energía de la red, convierte la energía eléctrica en energía mecánica y transmite esta energía al eje de la bomba a través del acoplamiento. Un extremo del eje está conectado al lado del acoplamiento, es decir, a la zona seca, mientras que el otro extremo está conectado al impulsor en la carcasa de la bomba, a la que llamamos zona húmeda. De este modo, el eje hace girar al impulsor dentro de la carcasa. El impulsor, a su vez, presuriza el fluido mediante sus álabes, convirtiendo la energía mecánica en energía hidráulica.
Al observar este mecanismo de funcionamiento, el problema fundamental de estanqueidad surge del hecho de que una parte del eje está seca mientras que otra parte se encuentra en la zona húmeda (creando una abertura en la carcasa de la bomba), y al mismo tiempo el eje es un elemento móvil, es decir, giratorio. Podemos idear dos soluciones diferentes para evitar que el fluido se fugue de la carcasa. La primera solución es accionar el impulsor de la bomba mediante un método distinto a un eje conectado al motor; en este caso, sería adecuado utilizar una bomba de acoplamiento magnético. La otra solución consistiría en utilizar un elemento adicional que permita tanto la rotación del eje como minimizar la fuga desde la carcasa de la bomba. Precisamente este elemento es lo que llamamos sello del eje.
Hoy en día, los tipos de sello más utilizados son el sello mecánico y la empaquetadura blanda. Aunque cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas, a medida que aumenta la calidad de la producción industrial, también aumenta la tasa de uso de los sellos mecánicos. La razón de esto quedará clara en breve, cuando expliquemos cómo funcionan ambos tipos de sello.
Empaquetadura Blanda
La empaquetadura blanda puede describirse como un componente que proporciona estanqueidad al rellenar físicamente el hueco entre el eje y la carcasa mencionado anteriormente. Los anillos de empaquetadura se enrollan alrededor del eje —o alrededor de un manguito instalado en el eje para protegerlo del desgaste— en un número variable de vueltas. Esto proporciona estanqueidad y, a la vez, permite la rotación del eje. Sin embargo, no debe olvidarse que la empaquetadura blanda nunca proporciona una estanqueidad total, y de hecho ni siquiera es deseable que la proporcione. Esto se debe a que, por la fuerza de fricción generada continuamente, la empaquetadura se calienta y aumenta la fricción superficial. Por ello, siempre debe haber fluido presente en la empaquetadura, tanto para enfriarla como para reducir, aunque sea parcialmente, la fricción. Aunque teóricamente esta cantidad de fuga se cifra en 1-2 gotas por minuto, las observaciones de campo han mostrado que, incluso en los mejores sistemas, esta cifra es de 5 a 10 gotas por minuto. Esta cantidad de fuga se ajusta mediante el elemento prensaestopas (compresión) que se encuentra en la bomba.
Sello Mecánico
Los sellos mecánicos se utilizan exactamente con el mismo fin, pero su sistema de funcionamiento es bastante diferente. Los sellos mecánicos constan de dos partes: un elemento estacionario y un elemento giratorio. El elemento estacionario se monta en la bomba y no se mueve. El elemento giratorio, por su parte, se monta en el eje o en un manguito instalado en el eje, y gira sincronizado con este.
El sistema de funcionamiento del sello mecánico es el siguiente: a medida que el fluido pasa por la bomba, el elemento estacionario del lado de la carcasa (en la zona de alta presión) es empujado hacia el elemento giratorio del lado del motor debido a la presión del fluido. Un muelle situado en el lado giratorio permite este movimiento y sostiene la cara del sello giratoria. De este modo, las caras de los elementos giratorio y estacionario casi se adhieren entre sí. Sin embargo, dado que un lado gira continuamente mientras el otro permanece continuamente fijo, si estas caras se adhirieran por completo entre sí, se desgastarían y se romperían rápidamente por la fricción, dejando al sello incapaz de cumplir su función. Por ello, se forma un hueco muy pequeño entre las caras del elemento estacionario y el giratorio. Este hueco tiene un tamaño aproximado de 0,0008 mm. El fluido impulsado llena este hueco y forma una película muy fina entre ambas caras.
Como existen numerosos artículos, vídeos y animaciones sobre el principio de funcionamiento del sello mecánico, hemos resumido el tema brevemente aquí. Si desea examinar la lógica de funcionamiento en detalle o hacer una pregunta, puede ponerse en contacto con nosotros.
¿Empaquetadura Blanda o Sello Mecánico?
Ambos tipos de sello tienen sus propias ventajas y desventajas. Lo que debe tenerse en cuenta al elegir un sello son las necesidades del sistema y de la instalación. Por ejemplo, si se está transfiriendo un fluido caro, sería adecuado utilizar un sello mecánico para reducir la fuga a cero. Del mismo modo, si el fluido bombeado supone un riesgo para la salud humana y el medio ambiente, y por ello se requiere de nuevo fuga cero, el sello mecánico es la elección más correcta. Sin embargo, en un entorno donde las cargas que soporta la bomba son elevadas, o donde se producen con frecuencia pequeños movimientos en el suelo sobre el que se asienta la bomba, será más adecuado utilizar empaquetadura blanda, ya que puede tolerar mucho mejor la desalineación axial.
| Sello Mecánico | Empaquetadura Blanda | |
| Ventajas (+) |
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| Proporciona una Estanqueidad Cercana al 100% | Ventaja de precio | |
| No Requiere Mucho Mantenimiento | Facilidad de Montaje | |
| Larga Vida Útil | Alta Tolerancia a la Desalineación Axial | |
| Desventajas (-) |
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| Precios Elevados | Requiere Más Mantenimiento | |
| El Montaje Es Más Difícil. | No Puede Proporcionar una Estanqueidad del 100% | |
| Tolerancia Muy Baja a la Desalineación Axial. | Daña el Eje o el Manguito en Poco Tiempo | |
Más arriba se han resumido brevemente las ventajas y desventajas de los tipos de sello mecánico y de empaquetadura blanda. Sin embargo, debe recordarse que la elección más correcta en este asunto la harán los fabricantes de bombas. Esto se debe a que el tipo de sello es un componente que debe seleccionarse teniendo en cuenta el fluido, el sistema en el que se encuentra la bomba y la propia construcción de la bomba. Al mismo tiempo, es probable que los fabricantes de bombas estén familiarizados con las condiciones de campo y ambientales para las que se realiza la selección, y cuentan con bombas ya en funcionamiento en dichos sistemas. Por ello, también recomendarán el sello más adecuado basándose en la experiencia.
