Cuando se utilizan bombas-de servicio pesado, se necesitan opciones de sellado que sean siempre confiables, duren mucho tiempo y no se estropeen en situaciones difíciles. Elsello mecánico tipo 2se ha convertido en la mejor opción para usos industriales donde averiar equipos supone perder dinero y poner en peligro a las personas. Con su estructura de múltiples-resortes, diseño de fuelle de elastómero y capacidad comprobada de durar bajo cambios extremos de presión y temperatura, esta tecnología de sellado resuelve los problemas más importantes que enfrentan los gerentes de compras, equipos de mantenimiento e ingenieros de plantas en los sectores de fabricación, petróleo y gas, procesamiento químico y generación de energía.
Comprensión de los sellos mecánicos tipo 2: diseño y funcionalidad
Principios básicos de diseño
El sello mecánico tipo 2 es un paso adelante en la tecnología de sellado. Fue fabricado para sobrevivir a las duras condiciones de los sistemas de bombas industriales. A diferencia de los diseños simples con un solo resorte, este tiene varios resortes distribuidos uniformemente alrededor del conjunto del sello. Esto equilibra la carga y mantiene constante la fuerza de unión durante el funcionamiento. Esta forma de pensar en el diseño garantiza que el rendimiento se mantenga estable incluso si las bombas tiemblan, los ejes se salen de línea o la temperatura aumenta durante ciclos de trabajo continuos.
Construcción de fuelles de elastómero
El fuelle de elastómero en un sello mecánico tipo 2 cumple dos funciones: mantener la flexibilidad para el movimiento del eje y actuar como una barrera de cierre positiva. Este diseño elimina las juntas tóricas dinámicas, que se desgastan rápidamente en condiciones difíciles. El fuelle mantiene la presión de contacto entre las caras de sellado sin que se rompa la fricción como se ve en otros diseños. Se eligen nitrilo, EPDM o fluoroelastómero por su compatibilidad con los medios fluidos y los rangos de temperatura.
Combinaciones de materiales para servicio extremo
Los materiales de la cara se combinan cuidadosamente para lograr un rendimiento óptimo. Las caras giratorias de grafito de carbono destacan en la transferencia de calor y el autoenfriamiento. Las caras fijas de cerámica, carburo de silicio o carburo de tungsteno proporcionan resistencia al desgaste. Estas combinaciones funcionan desde -40 grados F a 400 grados F y hasta 300 psi, manejando químicos corrosivos, aceites, lodos y fluidos de proceso. Las caras del sello permanecen planas dentro de los límites de la banda de luz de helio, lo que garantiza un contacto sin fugas y reduce la fricción y el calor.
Ventajas de los sellos mecánicos tipo 2 para operaciones de bombas-de servicio pesado
Perfil de resistencia excepcional
En entornos industriales, los sellos mecánicos son constantemente atacados por productos químicos, partículas que los desgastan y cambios de temperatura. Elsello mecánico tipo 2Funciona muy bien en estas situaciones porque está hecho de materiales duraderos y tiene características de diseño que evitan que se rompa. Las tablas de compatibilidad química ayudan a elegir el elastómero y el material de la cara correctos, lo que garantiza que el sello pueda soportar ácidos, cáusticos, solventes y aceites sin hincharse, agrietarse o perder sus cualidades mecánicas. El diseño de múltiples resortes extiende el contacto corrosivo entre muchas piezas en lugar de poner toda la tensión en un solo resorte, lo que aumenta en gran medida el tiempo entre visitas de reparación.
Vida útil operativa extendida
Cuando se instalan correctamente, el tiempo promedio entre fallas para los sellos mecánicos tipo 2 es de más de 24 meses de uso constante, en comparación con solo de 6 a 12 meses para opciones menos duraderas. Esta durabilidad proviene de una serie de buenas elecciones de diseño. La distribución uniforme de la carga evita que las piezas individuales se desgasten demasiado rápido. Los fuelles de elastómero pueden soportar vibraciones y descentramiento del eje de hasta 0,005 pulgadas sin afectar el contacto de la cara del sello. El diseño de resorte-montado en el exterior mantiene las piezas metálicas alejadas del medio bombeado, lo que evita la oxidación y permite tamaños de instalación pequeños.
Reducción de costos de mantenimiento
Estos son los principales beneficios operativos obtenidos mediante la implementación del sello mecánico tipo 2:
1. Menores requisitos de inventario: debido a que los diseños estandarizados pueden funcionar con una variedad de tipos de bombas, no es necesario tener tantas piezas adicionales a mano. Los equipos encargados de comprar cosas pueden combinar pedidos y hablar con vendedores confiables sobre grandes descuentos.
2. Procedimientos de instalación simplificados: La pequeña altura de trabajo y el sencillo proceso de montaje reducen el tiempo necesario para la instalación entre un 30 y un 40 por ciento en comparación con otras opciones de sello de cartucho. Los trabajadores de mantenimiento no necesitan mucha capacitación especial para cambiar los sellos correctamente.
3. Patrones de desgaste predecibles: los diseños de fuelles de elastómero pierden su rendimiento con el tiempo, mientras que los sellos anulares dinámicos pueden fallar rápidamente. Las herramientas de monitoreo detectan pequeñas fugas a tiempo, por lo que se puede planificar la reparación en lugar de tener que realizarla en caso de emergencia.
4. Ganancias en eficiencia energética: el contacto de la cara del sello de baja-fricción reduce la energía utilizada por procesos no deseados. Las plantas dicen que después de instalar sellos mecánicos tipo 2, el consumo de amperaje del motor de la bomba disminuye en una cantidad medida. En un plazo de 18 a 24 meses, los ahorros de energía cubren el coste de los sellos.
Todos estos beneficios ayudan con los problemas de los que más se quejan los gerentes de mantenimiento de plantas, como fallas difíciles de predecir, largos períodos de inactividad y costos de mantenimiento crecientes. Debido a que la tecnología de sello mecánico tipo 2 es confiable, conduce directamente a una mayor eficiencia de trabajo y un menor costo total de propiedad.
Comparación de sellos mecánicos tipo 2 con otros tipos de sellos para decisiones de adquisiciones
Análisis de configuración tipo 1 frente a tipo 2
Cuando los expertos en adquisiciones analizan diferentes opciones de sellado, necesitan conocer las principales diferencias entre los diferentes tipos de sellos. Los diseños tipo 1 utilizan un resorte helicoidal simple que rodea el eje y funciona bien en situaciones de trabajo liviano-con fluidos limpios y condiciones de trabajo estables. El sello mecánico tipo 2 tiene muchos resortes más pequeños colocados alrededor del borde del sello. Esto hace que funcione mejor cuando cambian las presiones y temperaturas y cuando se trabaja con fluidos que contienen sólidos. Los múltiples resortes mantienen constante la fuerza de cierre incluso si falla un resorte, lo cual es una característica de seguridad que los sistemas Tipo 1 no tienen.
Consideraciones sobre la complejidad de la instalación
Cuando compra conjuntos de sellos de cartucho, las piezas ya están ensambladas y configuradas, lo que facilita el montaje y reduce la posibilidad de que un trabajador cometa un error. Pero esta facilidad de uso tiene un precio elevado-normalmente dos o tres veces el precio de las opciones que utilizan sellos mecánicos de componente tipo 2. Los equipos que intentan ajustarse a un presupuesto deben sopesar los ahorros en el trabajo de instalación con la gran diferencia en el costo inicial. Las plantas con personal de reparación capacitado y métodos de ajuste de sellos bien-establecidos obtienen un mejor valor al elegir los sellos de los componentes. Por otro lado, las plantas con mucha rotación de técnicos o pocos conocimientos mecánicos pueden justificar el pago más por los sellos de cartucho.
Configuraciones de sello simple o doble
Las normas de seguridad en el manejo de productos químicos y el servicio de combustible a menudo requieren sellos mecánicos dobles. ElSello mecánico John Crane tipo 2funciona en configuraciones simples o dobles (de espaldas-a-detrás o de cara-a-cara). Los sistemas dobles ofrecen protección de dos-capas con un circuito de fluido de barrera monitoreado, que contiene sustancias peligrosas o inflamables. Las pautas API 682 detallan los requisitos de doble sello, lo que ayuda a los compradores a seleccionar las configuraciones adecuadas para sus servicios.
Guía de adquisiciones para sellos mecánicos tipo 2: ¿Qué deben saber los compradores?
Estrategia de selección de proveedores
Encontrar proveedores calificados que puedan demostrar que tienen conocimientos técnicos-, calidad constante y rendimiento de entrega confiable es el primer paso para una compra exitosa. Los fabricantes OEM como John Crane establecen los estándares para la industria, pero proveedores rivales calificados ofrecen diseños de sellos mecánicos tipo 2 similares a precios competitivos. Como parte del proceso de evaluación, se debe buscar la certificación ISO 9001, pruebas de que las dimensiones se pueden intercambiar, certificaciones de materiales y referencias de usos similares. Los distribuidores que trabajan con más de una marca pueden resultar útiles, pero es posible que no tengan el conocimiento técnico para ayudar con proyectos únicos que necesitan soporte de ingeniería.
Capacidades de personalización
Alrededor del 70 % de los usos de las bombas industriales se pueden satisfacer con sellos de catálogo estándar, pero los trabajos más complicados necesitan soluciones únicas. En cuanto al otro 30%, es necesario cambiarlos para que se ajusten a tamaños de eje impares, dimensiones de cámara de sello no-estándar, condiciones de trabajo extremas o fluidos especiales. Si un proveedor tiene sus propios equipos de ingeniería y muchas opciones de fabricación, puede cambiar los materiales de los resortes, las formas de las caras del sello, los compuestos de elastómero que utiliza o las herramientas de montaje que utiliza para satisfacer necesidades específicas. Los plazos de entrega para tipos especiales de sellos mecánicos tipo 2 suelen ser de 4 a 8 semanas más largos que el suministro de productos estándar.
Comprensión de la estructura de precios
El precio de un sello mecánico tipo 2 depende de varias cosas. El factor más importante es la elección del material. Por ejemplo, las opciones de carbono-cerámica-nitrilo cuestan entre un 40 % y un 60 % menos que las lujosas caras de carburo de silicio y los componentes de fluoroelastómero. El costo está directamente relacionado con el tamaño del sello, ya que los anchos mayores necesitan más material y más trabajo por hacer en ellos. El reconocimiento de la marca afecta los precios: -los nombres OEM conocidos cuestan entre un 25 % y un 35 % más que las opciones funcionalmente comparables de fabricantes de sellos especializados. Cuando realiza una promesa de volumen, puede obtener descuentos en sus precios que van desde un 10 % de descuento para volúmenes anuales superiores a $50 000 hasta un 20 % de descuento para volúmenes superiores a $200 000.
Gestión del tiempo de entrega
Al planificar un sistema de suministro, es importante ser honesto acerca de los tiempos de espera. Los distribuidores que mantienen en stock tamaños comunes de sellos mecánicos tipo 2 pueden enviarlos el mismo día o al día siguiente para necesidades de reparación periódicas. Las versiones menos populares se envían entre una y dos semanas después de que el fabricante las recibe. Se necesitan plazos de entrega de 4 a 8 semanas para los sellos diseñados a medida para permitir la revisión del diseño, el abastecimiento de materiales, la fabricación y el control de calidad. Cuando envía algo a nivel internacional, debe pensar en el tiempo adicional de transporte y el despacho de aduana. Los gerentes de mantenimiento que son inteligentes mantienen un inventario de piezas adicionales clave en función de la importancia del equipo y la frecuencia con la que se ha averiado en el pasado.
Mejores prácticas de instalación, mantenimiento y resolución de problemas
Puntos de control críticos de instalación
"Qué bienreemplazo de sello tipo 2La duración depende directamente de la calidad de la instalación. El acabado del eje debe ser de 32 RMS como máximo con un descentramiento inferior a 0,002 pulgadas. Las caras de la cámara de sellado deben estar cuadradas dentro de 0,005 pulgadas. Los trabajadores deben comprimir los resortes correctamente según las instrucciones del fabricante. Demasiada compresión provoca un desgaste prematuro; muy poco permite fugas. Las cubiertas de eje protegen las superficies pero necesitan una instalación adecuada.
Errores de instalación comunes que se deben evitar
Incluso los trabajadores con muchos conocimientos cometen errores que perjudican el rendimiento de los sellos. Cuando instala sellos que tienen caras sucias, introduce partículas afiladas que rayan las superficies de sellado a las pocas horas de comenzar. Si no engrasa las piezas de elastómero antes de instalarlas, los fuelles o las juntas tóricas podrían romperse o estirarse demasiado para recuperarse. Cuando las tuberías se tensan demasiado en las cajas de las bombas, ejercen presión sobre las cámaras de sellado, lo que hace que se desalineen y fallen antes de lo debido. Cuando no limpia las cámaras de sellado de cualquier materia extraña antes de instalarlas, la suciedad entra y daña las caras tan pronto como se giran. Estos costosos errores se pueden evitar siguiendo minuciosos procesos de instalación y manteniendo registros fotográficos.
Protocolos de mantenimiento proactivo
La vida útil del sello mecánico tipo 2 se puede extender con tiempos de verificación regulares que se basan en la severidad del servicio. Los controles oculares mensuales detectan pequeños signos de fugas desde el principio, antes de que empeoren y causen daños importantes. Cada tres meses, el análisis de vibraciones encuentra problemas como cojinetes desgastados o un rotor desigual que puede dañar los sellos. Cuando la bomba se desmonta una vez al año para el mantenimiento de rutina, el estado de los sellos se puede verificar y reemplazar según su desgaste, no según un plan aleatorio. Los programas de mantenimiento predictivo verifican la presión de descarga, la potencia del motor y la temperatura de la cámara de sellado para ver si las condiciones están empeorando y es necesario solucionarlas antes de que ocurra una falla importante.
Enfoque sistemático de resolución de problemas
El análisis sistemático encuentra las causas fundamentales de las fugas cuando ocurren. La primera pista es de dónde viene la fuga; La filtración en las caras del sello significa que los materiales de la cara están siendo desgastados, golpeados por el calor o atacados químicamente. Una fuga detrás del sello significa que el sello secundario falló, que el manguito del eje se corroyó o que el ajuste no se realizó correctamente. Los trozos de metal muestran que la cara se está desgastando, las piezas de elastómero muestran que los fuelles se están rompiendo y las capas cristalizadas muestran que la composición del fluido del proceso ha cambiado. Al medir el juego axial del eje, puede determinar cuánto desgaste del rodamiento puede ser demasiado para que lo maneje el sello mecánico tipo 2. Las imágenes térmicas pueden encontrar áreas que están demasiado calientes debido al funcionamiento en seco o problemas con el sistema de enfriamiento.
Conclusión
Elsello mecánico tipo 2Se ha demostrado que mejora el rendimiento en aspectos importantes para-usos de bombas de servicio pesado en procesos industriales, de petróleo y gas, químicos y de generación de energía. En comparación con otras tecnologías de cierre, su estructura de múltiples-resortes, su diseño de fuelle de elastómero y sus resistentes combinaciones de materiales lo hacen más confiable, dura más y su mantenimiento cuesta menos. Es útil que los equipos de adquisiciones conozcan los principios de diseño, la comparación de características de desempeño y las mejores formas de elegir proveedores en términos de valor. El retorno de la inversión se maximiza y el tiempo de inactividad inesperado se mantiene al mínimo con una instalación adecuada y procedimientos de mantenimiento proactivo. A medida que las operaciones industriales elevan el nivel de seguridad y eficiencia, el sello mecánico tipo 2 sigue siendo la mejor opción para situaciones de bombeo importantes donde la falla no es una opción.
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué aplicaciones son más adecuadas para los sellos mecánicos tipo 2?
Cuando se trabaja con productos químicos corrosivos, combustibles, fluidos de proceso y lodos en bombas centrífugas de servicio medio- a pesado-, el sello mecánico tipo 2 funciona mejor. Este diseño se utiliza para bombas en procesamiento químico, refinación de petróleo, fabricación de pulpa y papel, generación de electricidad y tratamiento de agua. Las bombas pueden manejar presiones de hasta 300 psi y temperaturas de -40 grados F a 400 grados F. El diseño de fuelle de elastómero funciona especialmente bien para servicios que tienen sólidos en el fluido que obstruirían las juntas tóricas dinámicas en otros diseños.
2. ¿Cómo se compara el sello mecánico tipo 2 con las alternativas de sello de cartucho?
Los sellos de cartucho son fáciles de instalar porque vienen pre-ensamblados y configurados, lo que reduce los errores y el tiempo de instalación. El sello mecánico tipo 2 funciona igual de bien, pero cuesta entre un 40 % y un 60 % menos, por lo que es mejor para lugares con personal de reparación capacitado y métodos de instalación bien-conocidos. Cuando se utilizan las piezas adecuadas, las características de rendimiento de los diseños de componentes y cartuchos son similares en términos de detención de fugas, vida útil y compatibilidad química.
3. ¿Qué factores determinan la vida útil del sello mecánico tipo 2?
La vida útil depende de elegir el material adecuado para la compatibilidad química, instalarlo correctamente de acuerdo con las instrucciones del fabricante, asegurarse de que haya suficiente lubricación y enfriamiento, asegurarse de que el eje y la cámara de sellado estén en buenas condiciones y asegurarse de que los parámetros de trabajo se mantengan dentro de los límites de diseño. Cuando los sistemas están configurados correctamente, normalmente pueden funcionar de forma continua durante 24 a 36 meses en servicios exigentes.
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Referencias
1. Sellos mecánicos para bombas: pautas de aplicación y estándares de diseño, Sociedad de Tribólogos e Ingenieros de Lubricación, 2019.
2. Norma API 682: Bombas-Sistemas de sellado de ejes para bombas centrífugas y rotativas, Instituto Americano del Petróleo, cuarta edición, 2014.
3. Tecnología de sellado industrial: rendimiento y confiabilidad en entornos de procesamiento químico, Revista Internacional de Maquinaria y Sistemas de Fluidos, 2020.
4. Análisis comparativo de configuraciones de sellos mecánicos en aplicaciones-de servicio pesado, Sealing Technology Journal, 2021.
5. Selección de materiales para sellos mecánicos en servicios corrosivos y abrasivos, Serie de artículos técnicos de ASME, 2018.
6. Mejores prácticas de mantenimiento para sistemas de sellado de equipos rotativos, Reliability Engineering Association, 2022.
