Métodos de mantenimiento para sellos mecánicos en condiciones de funcionamiento severas

Las fallas de los sellos mecánicos representan aproximadamente la mitad de la carga de trabajo total de mantenimiento en el mal funcionamiento de las bombas. Esto resalta el papel fundamental de los sellos mecánicos en el mantenimiento de bombas. Las bombas manejan una amplia gama de medios y operan bajo diversas condiciones de proceso, por lo que comprender estos factores es esencial para la selección y el mantenimiento de sellos mecánicos. Basado en años de experiencia en la selección y mantenimiento de sellos mecánicos, este artículo describe las características operativas y las consideraciones clave para los sellos mecánicos en varias condiciones operativas especiales.

1. Sellos mecánicos en condiciones de alta temperatura

Normalmente, un sello se considera un sello de alta temperatura cuando la temperatura del medio supera los 120°C. Los principales desafíos para los sellos mecánicos bajo altas temperaturas incluyen:

A medida que aumenta la temperatura de las caras extremas del par de fricción, el coeficiente de fricción aumenta, lo que provoca un desgaste intensificado y una mayor elevación de la temperatura. Esto puede causar deformación térmica o agrietamiento térmico de los anillos de sello, lo que resulta en una falla del sello.

Los anillos de sellado auxiliares en los sellos mecánicos suelen estar hechos de caucho o PTFE. La exposición prolongada a altas temperaturas provoca fácilmente envejecimiento y descomposición, lo que provoca fallas en el sello.

Los componentes elásticos de los sellos mecánicos son propensos a fatigarse y deslizarse bajo altas temperaturas, lo que provoca fallas en el sello.

Las altas temperaturas aceleran la corrosión de los materiales metálicos, acortando la vida útil de los sellos mecánicos.

Para garantizar el funcionamiento normal de los sellos mecánicos en condiciones de alta temperatura, se pueden tomar las siguientes medidas:

Instale un dispositivo de enfriamiento y lavado para el sello mecánico.

Seleccione materiales resistentes a altas temperaturas y elija diferentes materiales según temperaturas de funcionamiento específicas.

Utilice sellos mecánicos de fuelle metálico. En los últimos años, los sellos de fuelle metálico se han utilizado ampliamente en aplicaciones de sellado de alta temperatura y han logrado excelentes resultados.

2. Sellos mecánicos en condiciones de baja temperatura

Los medios transportados en condiciones de baja temperatura generalmente tienen baja viscosidad, poca lubricidad y alta volatilidad. Cuando el medio se vaporiza, absorbe una gran cantidad de calor, provocando una fuerte caída de la temperatura ambiente. Esto conduce a la condensación de vapor de agua en el aire, lo que resulta en formación de hielo sobre y alrededor de las caras extremas, lo que perjudica el ajuste hermético de las caras extremas y provoca fugas. Mientras tanto, una lubricidad deficiente conduce a una generación excesiva de calor debido a la fricción de las caras de los extremos, lo que intensifica aún más la vaporización en las caras de los extremos y acelera la falla temprana de las caras del sello. Además, los anillos de sellado auxiliares de los sellos de baja temperatura se endurecen y pierden elasticidad a bajas temperaturas, lo que también provoca fácilmente fugas.

Para sellos de baja temperatura, además de seleccionar materiales apropiados para los anillos de sello auxiliares, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

Mejore la estructura del sello y seleccione los materiales del par de fricción correctos.

Elija una presión específica adecuada para la cara final. Debido a la escasa lubricidad, la alta volatilidad y los riesgos de formación de hielo en las caras de los extremos en los sellos de baja temperatura, la presión específica de las caras de los extremos se puede reducir adecuadamente y al mismo tiempo garantizar un sellado confiable. La presión específica recomendada para sellos mecánicos generales es de 0,29 a 0,59 MPa y se puede adoptar el límite inferior para sellos de baja temperatura. Para los sellos mecánicos de fuelle metálico, dado que no hay fricción axial en el anillo giratorio, la presión específica de la cara del extremo puede ser incluso inferior al límite inferior.

Implemente las medidas de proceso correspondientes, como minimizar el contenido de agua en el medio, mantener una presión relativamente estable en la cámara del sello, equipar dispositivos de lavado y enfriamiento tanto como sea posible y precalentar adecuadamente el área del sello mecánico antes de encender el equipo.

3. Sellos mecánicos en condiciones de alta velocidad

Un sello generalmente se considera un sello de alta velocidad cuando la velocidad de rotación excede 3000 r/min o la velocidad lineal del par de fricción excede 25 m/s. En condiciones de alta velocidad, para reducir el impacto de la fuerza centrífuga y la vibración, se debe minimizar la cantidad de componentes giratorios y se debe adoptar una estructura estacionaria con resorte. Además, se puede mejorar el enfriamiento y la lubricación de las caras extremas del par de fricción. Además, se pueden seleccionar materiales de pares de fricción con valores [PV] altos, se puede reducir el ancho de contacto de las caras frontales o se puede utilizar un sello mecánico de película controlada.

4. Sellos mecánicos en condiciones de alta presión

Los sellos mecánicos que funcionan a presiones superiores a 4-5 MPa entran en la categoría de sellos de alta presión. En condiciones de alta presión, una presión específica excesiva sobre las caras de los extremos del sello provoca un calentamiento de las caras de los extremos, lo que destruye la formación de la película líquida y provoca un desgaste anormal. La alta presión también puede causar deformación y agrietamiento del par de fricción. Los sellos de alta presión generalmente adoptan una estructura equilibrada para mantener la presión específica de la cara del extremo dentro de un rango apropiado. Sin embargo, considerando la confiabilidad del sello, el coeficiente de equilibrio no se puede aumentar indefinidamente. Por lo tanto, en algunos casos, incluso con una estructura equilibrada, la presión específica de la cara extrema puede seguir siendo relativamente alta. Es posible que una estructura equilibrada por sí sola no cumpla con los requisitos de la aplicación, por lo que en tales casos se puede utilizar un sello mecánico de múltiples caras o un sello mecánico de película controlada.

5. Sellos mecánicos en ambientes corrosivos

Algunos sellos mecánicos funcionan en ambientes corrosivos. En tales casos, se debe prestar atención no sólo a la resistencia a la corrosión de cada componente del sello mecánico sino también a prevenir los efectos de acoplamiento galvánico que pueden ocurrir cuando se combinan estos componentes. Para sellos mecánicos en ambientes corrosivos, se deben seleccionar materiales resistentes a la corrosión durante la selección. Además, se pueden utilizar cierres mecánicos montados en el exterior. Para ambientes altamente corrosivos que pueden causar accidentes de seguridad, se pueden usar sellos de doble cara, con un fluido aislante introducido para protección.

6. Sellos mecánicos en condiciones de medio con partículas

Algunos sellos funcionan en medios que contienen partículas sólidas. Cuando las partículas sólidas ingresan a las caras de los extremos de fricción, fácilmente causan un desgaste severo, lo que lleva a una falla rápida de las caras de los extremos del sello. Además, las partículas sólidas pueden impedir que el sello del anillo giratorio se mueva axialmente, haciendo que el anillo giratorio no pueda flotar y pierda su capacidad de compensación, lo que resulta en una falla del sello mecánico. Una solución eficaz a este problema es instalar un dispositivo de descarga externo. Dado que la presión del fluido de lavado introducido en la cámara de sellado es mayor que la presión del medio en la cámara de sellado, puede evitar eficazmente que el medio en partículas entre en la cámara de sellado. Además, se puede utilizar un sello mecánico de doble cara, con un fluido sellador inyectado entre las cámaras del sello. También se puede adoptar un sello mecánico de montaje externo.

Actualmente, los sellos mecánicos se han convertido en el tipo de sello más común en equipos rotativos de plantas químicas y de refinación de petróleo. Con la mejora continua de sus estándares de diseño y fabricación y el desarrollo continuo de nuevos materiales, su gama de aplicaciones se ampliará aún más.

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