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Este entrenamiento de la “Fluid Sealing Association” relaciona la tasa de fuga del sello mecánico con la lubricación entre las caras y el consumo de potencia. Se incluye una explicación general de:
▪ Fuga, lubricación y desgaste de sellos mecánicos
▪ Fuerzas y perfiles de presión que crean la película de lubricación del sello mecánico
▪ Tasa de fuga-gap correlaciones y factores
▪ Consumo de potencia y régimen de lubricación de sellos mecánicos lubricados con líquidos
▪ Balance del sello, utilizado para mejorar los parámetros de servicio y promover la lubricación
Datos
Sobre Fugas y Desgaste
▪ La fuga del sello es esencial para una lubricación adecuada y un bajo desgaste de las caras.
▪ Las tasas de fuga pueden ser tan pequeñas que son imperceptibles desde gotas continuas o temporales hasta pequeñas trazas. Algunos sellos fugan en por lapsos, otros nunca fugan (perceptiblemente), y otros fugan todo el tiempo. Los patrones de fuga pueden ser constantes, progresivos o erráticos por naturaleza.
▪ Puede ser en forma líquida, gaseosa y/o estado sólido
▪ Los sellos de correcto contacto tienden a tener bajo desgaste y bajas tasas de fugas en sus caras.
▪ Es necesario tener algún contacto para obtener bajas tasas de fuga. Los sellos de no-contacto o “Separados totalmente” (hidrostático o hidrodinámico) tienden a tener tasas de fugas visibles y considerablemente mayores.
▪ La gran mayoría de los sellos mecánicos nunca se desgastan y son retirados de servicio por alguna otra razón.
▪ Las fallas de sellos ocurren por diversas razones. Algunas fallas ocurren por la interacción de la tribología con la interfaz entre las caras.
Fuerzas efectivas en el Sello Mecánico.
▪ Fuerzas axiales y radiales.
▪ Fuerzas de apertura y cierre.
▪ Fuerzas hidrostáticas e hidrodinámicas.
Ac = Área cargada hidráulicamente
Ao = Área de apertura
P1 = Presión de sellado
P0 = Presión en el lado atmosférico de la cara de sellado
(1) Fuerzas de cierre por resorte e hidráulicas
(2) Espesor de la película de lubricación
(3) Curva de presión cuando la bomba esta en condición estática.
(4) Caída de presión lineal
(5) Curva de presión con el componente hidrodinámico
Fugas del sello mecánico lubricado con liquido.
Punto Clave: La rata de fuga Q depende fuertemente del espesor de la película de lubricación h
▪ La fuga genera la película de lubricación que evita que el sello mecánico se sobre caliente. Por lo que para mantener una fuga aceptable (Q), es requerido un espesor de película de lubricación adecuado.
▪ El espesor de la película de lubricación es determinado por diferentes factores: Materiales, Calidad de manufactura, régimen de lubricación, distorsión en las caras.
▪ La rata de fuga de los sellos de contacto es también influenciada por otros factores relacionados con el equipo rotativo, como por ejemplo el “run out” y los niveles de vibración.
Consumo de energía del sello mecánico lubricado con liquido.
▪ Fricción en las caras, agitación y transferencia de calor (heat soak).
▪ “Flush” para disipar el calor en la película de lubricación.
Generación de calor y disipación.
Transferencia de calor del fluido caliente
▪ El coeficiente de fricción puede variar considerablemente durante operaciones transitorias.
▪ La clave es mantener el perfil de la película de lubricación tan paralela como sea posible, como por ejemplo para minimizar la distorsión.
Calor de la agitación de las partes rotativas
Generación de calor en las caras
Típicamente el Flush requerido es basado en un máximo de ΔT de 20F
= Fuerza de contacto neta
= Coeficiente de fricción
= Velocidad de deslizamiento.
= Calor por fricción.
Flujo del “Flush”
Lubrication Regimes
El parámetro de servicio es una herramienta para evaluar la severidad de una aplicación y el comportamiento de fuga esperado de un sello mecánico. Es una unidad adimensional para la caracterización tribológica de las condiciones de operación de un sello mecánico.
Balance del sello
▪ Se usa para reducir la fuerza de contacto axial entre las caras lo cual permite al sello soportar altas presiones por ejemplo hasta 3000 psig (200 Barg) con un juego de caras
▪ Es el radio (k) de 2 áreas geométricas: La de cierre (Ac) y la de aperture (Ao)
▪ Para sellos no balanceados k ≥ 1
▪ Para sellos balanceados k ≤ 1
Presión ID Diámetro debalanceados
Sello de empuje
Sello de fuelle
Presión OD Diámetro debalanceados
Ac = Área cargada hidráulicamente
Ao = Área de apertura
P1 = Presión de sellado
Diámetro de balanceadosefectivo
P0 = Presión en el lado atmosférico de la cara de sellado
