Descripción: Criterios de seleccion, analisis y recomendaciones de sellos o cierres mecanicos segun la norma DIN 24960
Un resumen basico sobre los materiales y tipos de fluidos para la correcta seleccion de sellos mecanicos
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SELLOS MECANICOSDescripción completa
Teoría Básica de Sellos Mecánicos
Objetivo General del curso:
El participante explicará el funcionamiento básico de los sellos mecánicos.
Problema Básico de Sellado: Prevenir las Fugas
Atmósfera
Pared del Recipiente EJE
Fuga
Fluido de Proceso
Empaquetaduras
Empaquetaduras
Sello Mecánico
Sello Mecánico Básico
Fuga a través de collar atornillado al eje 7
Sello Mecánico Básico El desgaste en esta área creara una fuga
El O-ring previene la fuga a través del eje
8
Sello Mecánico Básico Calor generado aquí
Componente grande Paso de fuga
El resorte asegura ajuste automático
9
Sello Mecánico Básico O’ring o Empaque
Componente estacionario insertado
Simplemente un sello mecánico es: 1. Un elemento de sellado primario desgastable y estacionario. 2. Un elemento de sellado primario desgastable y rotativo. 3. Elementos de sellado secundario. 4. Uno o varios elementos de empuje para mantener los elementos de sellado primario 1 y 2 en contacto permanente uno contra el otro, y por ultimo, 5. Componentes auxiliares para completar el sello mecánico.
Sello Mecánico Básico Resorte (Fuerza del Resorte)
Anillo Estacionario o Asiento
Cara de contacto o Anillo Primario 13
Ejemplo de un sello completo. Anillo Primario Aro Retenedor Anillo Anti-Extrusion O-Ring O’Ring
Disco Resorte Retenedor Prisionero
Asiento
Eje
Sellado Primario Anillo Primario
Asiento
Resortes
Mayor presión en el diámetro externo Mantiene las caras cerradas El fluido es forzado entre las caras para lubricar Los resortes mantienen las caras cerradas cuando no hay presión
Sellado Primario
Sellado Primario
La interfase de sellado. Forma: Convergente
Paralela
Divergente
Claridad: Separación entre caras (0.5 a 3 micrones)
Fluido: No - vaporizante
Vaporizante
Sellado Secundario • Elementos Sellantes Secundario y Terciario – –
Estático Dinámico
Componentes del Sello •
Caras de Contacto
•
Dispositivos de Empuje (resortes, fuelles)
•
Elementos Sellantes Secundario y Terciario
•
Mecanismo de Arrastre
Componentes del Sello •
Caras de Contacto
La mayoría de los sellos poseen caras planas. Para conseguir el grado de planitud necesario se recurre a un proceso de LAPEADO. Anillo Primario Asiento
Sección Transversal
Vista Frontal
Componentes del Sello •
Caras de Contacto
Planas, Paralelas (Sellos de caras contactantes lubricadas y no lubricadas)
Planas, No-Paralelas (Sellos para aplicaciones de altas presiones o velocidades)
Hydropads (Sellos de caras contactantes para fluidos vaporizantes)
Ranuras en Espiral (Sellos de caras no contactantes lubricadas por gas)
Componentes del Sello •
Caras de Contacto Hidrostática
Hidrodinámica
Planas, Paralelas
Hydropads
Planas, No-Paralelas
Ranuras en Espiral
Componentes del Sello •
Dispositivos de Empuje –
Suministran la fuerza inicial de cierre.
–
Su funcionamiento se hace más crítico a bajas presiones.
–
Cuando se utilizan resortes a altas presiones disminuye su carácter de elemento crítico.
Componentes del Sello •
Dispositivos de Empuje –
Resorte Helicoidal Único
–
Múltiples Resortes Helicoidales
–
Fuelle
–
Resorte de Ondas
Componentes del Sello •
Resorte Helicoidal Único –
Espiras con alambre de sección transversal grande, más resistente al ataque por corrosión.
–
Carga No-Uniforme en las caras del sello.
–
Tendencia a dañarse por acción de la fuerza centrífuga.
–
Gran longitud axial.
–
No pueden ser rotados bidireccionalmente
Resorte Helicoidal Único
Componentes del Sello • Múltiples Resortes Helicoidales – –
Carga uniforme en las caras del sello. Un mismo resorte puede usarse en diferentes tamaños de sellos.
–
Se puede aumentar o disminuir la carga.
–
Mejor resistencia a la fuerza centrífuga.
–
–
Pequeña sección del alambre incrementa la sensibilidad a la corrosión. Se atascan fácilmente con líquidos muy viscosos y con partículas abrasivas.
Múltiples Resortes Helicoidales
Componentes del Sello •
Fuelle –
Comportamiento de Resorte.
– Sujeto a los mismos modos de falla de un resorte. – Fatiga debido a vibración. – Constante de resorte lineal en su longitud de operación. No necesita escalón en el eje o camisa. – Actúa como un sello dinámico. – Transmite el torque del collar de arrastre a la cara rotativa.
Fuelle Metálico Soldado
Fuelle Metálico Conformado
Componentes del Sello •
Dispositivos de Empuje –
Se utilizan Sellos con dispositivos de empuje estacionarios para aplicaciones a altas velocidades. (Mayores de 4500 ft/min)
Componentes de los Sellos: Elemento Sellante Secundario • Tres formas básicas • Dos grupos – O-rings – Empaques de PTFE • • • •
Relación de Balanceo La relación de Balanceo es utilizada para controlar el balance de fuerzas entre las caras. Fuerza de Cierre
Fuerza de Apertura
Sello Balanceado vs. No-Balanceado •
Relación de Balanceo La relación de balanceo se define como el cociente entre el área de cierre y el área de apertura.
A
c
Relación de Balanceo =
A
a
Area de Cierre Area de Apertura
Sello Balanceado vs. No-Balanceado •
Relación de Balanceo
Un Sello No - Balanceado
A
c
Fc
A a
Sello Balanceado vs. No-Balanceado •
Relación de Balanceo
Un Sello Balanceado
Ac
Aa
Sello Balanceado vs. No-Balanceado •
Relación de Balanceo
Los sellos de fuelle metálico se definen como “inherentemente” balanceados. La relación de balanceo se incrementa a mayores presiones.
Relación de Balanceo < 1
Línea de Balanceo a cero presión.
Tipos de Sellos •
De caras contactantes lubricadas por película líquida.
•
De caras contactantes no lubricadas.
•
De caras no contactantes lubricadas por gas.
Tipos de Sellos
Sello de caras contactantes lubricadas por película líquida
Tipos de Sellos
Sello de caras contactantes lubricadas por película líquida
Tipos de Sellos
Sello ECS
Sello de caras contactantes no lubricadas
Tipos de Sellos: Sello de caras no contactantes lubricadas por gas inyección de nitrógeno a 2 bar d / 30 psi d sobre la presión de la caja del sello
LADO INTERNO PROCESO
LADO EXTERNO ATMOSFERA
Sello tipo 2800 Rotación de eje Horaria
Rotación de eje Anti-Horaria
Sello de caras no contactantes lubricadas por gas Asiento Rotativo
Rotación de eje Horaria ranura espiral
Diámetro Interno de la ranura Diámetro Interno de la cara opuesta
Zona de expansión Diámetro externo
Perfil de presiones de los sellos de caras no contactantes lubricadas por gas FC
FC=FA
Fuerza de Cierre R
FA Fuerza de Apertura
P
Ranuras Compresión P3 Expansión
R = Carga del Resorte P = Presión Hidráulica
Zona de Expansión
Distribución de Presión de la película de Gas
Efecto hidrodinámico significativo dentro de la ranura Presión máxima obtenida P3 Caída lineal de presión a través de la zona de expansión
Arreglos •
Sencillo – –
•
Montado Internamente Montado Externamente
Dual – – –
Cara contra cara Espalda contra espalda Cara contra espalda (Tandem)
Arreglos
Sello Sencillo Montado Externamente
Sello Sencillo Montado Internamente
Arreglos
Sello Dual en Arreglo Cara contra Cara (Face to Face)
Arreglos
Sello Dual en Arreglo Espalda contra Espalda (Back to Back)
Arreglos
Sello Dual en Arreglo Cara contra Espalda antes Tandem (Face to Back)
Identificación de Sellos Mecánicos
Código API 610 PRIMERA LETRA: Balanceo Hidráulico
SEGUNDA LETRA: Configuración del Sello
TERCERA LETRA: Configuración de la Brida
B = Balanceado U = No Balanceado S = Sencillo D = Doble T = Tandem P = Plana T = Con Venteo y Drenaje A = Con Enjuague
CUARTA LETRA: Material Sellos Secundarios
Tabla 1
QUINTA LETRA: Material Caras de Contacto
Tabla 2
Código API 610 TABLA 1 (Cuarta Letra): Material de Sellos Secundarios
E
F
G
H
I
R
X
Z
EN ASIENTO
Fluoro elastomero
Fluoro elastomero
TEFLON
BUNA
Perfluoro – elastomero
GRAFITO
S/ESP
SPIRAL W
EN SELLO
TEFLON
Fluoroelastomero
TEFLON
BUNA
Perfluoro elastomero
GRAFITO
S/ESP
GRAFITO
TABLA 2 (Quinta Letra): Material de Caras L
M
N
O
P
X
ANILLO PRIMARIO
CARBON
CARBON
CARBON
CARBURO TUGNSTENO C/NIQUEL
CARBURO SILICIO
S/ESP
ASIENTO
CARBURO TUGNSTENO C/COBALTO
CARBURO TUGNSTENO C/NIQUEL
CARBURO SILICIO
CARBURO SILICIO
CARBURO SILICIO
S/ESP
Identificación de Sellos Mecánicos. Códigos API 682 2da Edición De acuerdo con este estándar los sellos mecánicos pueden ser descritos de manera general usando una codificación de cuatro segmentos, el primer segmento es una letra “C” acompañada por el número de la categoría, el segundo una letra “A” acompañada por el número del arreglo, el tercero una letra con el tipo de sello y el cuarto los números que indican los planes de lubricación y protección.
