Tal cual lo que indicamos arriba, los materiales de fabricación de un sello mecánico se seleccionan en base al fluido / gas que deseamos sellar. Las pistas de los sellos mecánicos se clasifican en pistas duras y pistas blandas: podemos clasificar como pistas duras el carburo de silicio, el carburo de tungsteno, la cerámica, etc. Como pistas blandas, tenemos el carbón, bronce, acero inoxidable, etc. Si tenemos que sellar un fluido con sólidos en suspensión, por ejemplo agua con arena, debemos pensar en utilizar un sello con pistas duras: carburo de tungsteno ó carburo de silicio, ya que si utilizamos pistas blandas, la arena las dañaría provocando la fuga del fluido hacia el lado atmosférico. En otros casos, podríamos necesitar sellar productos ácidos – químicos, en donde debemos utilizar pistas fabricadas en carburo de silicio, carbón, cerámica, materiales los cuales tienen gran resistencia a estos tipos de productos. https://www.demaquinasyherramientas.com/mecanizado/sellos-mecanicos Cómo seleccionar el material de su sello mecánico Posted on October 31, 2014 by noticiasfele Desde aplicaciones tan comunes como una bomba de presurización en un oleoducto hasta bombas de alimentación de agua utilizadas en plantas de energía nuclear, sin importar la complejidad, existen un sinfín de ejemplos en los cuales están presentes los sistemas de máquinas rotatorias. La funcionalidad de estos sistemas está ligada directamente a diferentes variables, siendo uno de ellos el sistema de sellado con el que cuenta. Independientemente del tipo de sello mecánico que se use, estos son los responsables de proteger herméticamente su mecanismo, evitar la fuga de fluidos o la entrada de elementos que pueden causar su rozamiento, como arenillas en el caso de bombas sumergibles. Aquí radica la importancia de que además de su diseño, el material del que esté fabricado sea resistente a diferentes químicos, presión, temperatura y abrasión. Entre otras características, un sello mecánico deberá además considerar los siguientes factores: Alta conductividad térmica Bajo coeficiente de expansión térmica Alto módulo de elasticidad para reducir las deformaciones Es recomendable, considerar el tipo de aplicación al que se refiera para definir el tipo y material de sello mecánico que se usará en su sistema. Los carburos y óxidos metálicos son distintivos por su dureza, mientras que los carbones artificiales son materiales suaves. Los metales como el carburo de tungsteno son opción en condiciones no agresivas, es decir rozamiento sin lubricación, aunque tienen como ventaja su buena conductividad térmica. Por otro lado, el carburo de silicio (CiSi), es químicamente resistente a cualquier tipo de fluido y es casi tan duro como el diamante. Esto provee un sellado superior entre la bomba y el motor, como es el caso de el sistema de sellado Sand Fighter, exclusivo de Franklin Electric desarrollado para ser resistente a la arena. Resistentes al desgaste químico sin necesidad de impregnaciones de otros materiales en sus porosidades, el óxido de aluminio es el material cerámico usado más comúnmente. Sin embargo, esta alternativa se encuentra en desventaja si de su fragilidad y baja conductividad térmica se trata. De otra forma, también es posible contar con combinación de materiales en las caras de sellos mecánicos. Para el óptimo funcionamiento del mecanismo, se sugiere una cara en material duro y una más en material suave. De una gran variedad de elastómeros que pueden usarse en esta combinación, el fluorocarbono, por ejemplo Viton ®, está presente en nuestras series de bombas MD y centrífugas como la Serie DDS por su resistencia a los químicos. En el segmento de no elastómeros, el poli tetra fluoro etileno destaca por su resistencia química mientras que el grafito puro por su excelente resistencia térmica. Para más información sobre este y otros componentes de los productos de la familia Franklin Electric, consulte nuestra página de internet www.franklinagua.com, visite nuestro canal de video Youtube.com/Franklinagua o contacte a su Gerente de Territorio, Ingeniero de Ventas y/o Ingeniero de Servicio. https://franklinelinkmx.wordpress.com/2014/10/31/material-de-los-sellos-mecanicos/ Aplicaciones correctas de sellos mecánicos ¿Cuál es la función de un sello mecánico? ¿Conoce las ventajas de una buena selección de un sello mecánico? Tema: Importancia de uso del sello mecánico adecuado Fecha: 11-Sep-2017 Fuente: QuimiNet Sectores relacionados: Petróleo y Energía, Pulpa y Papel, Química, Minería , Tratamiento de agua El mecanismo de sellado en un equipo rotativo está directamente relacionado con la efectividad y confiabilidad del proceso que lleve a cabo. Para una correcta selección o diseño se deben tomar en cuentas varios puntos de la operación que son críticos en el proceso, desafortunadamente el diseño por lo regular es tomado como última opción y no siempre se selecciona el sello adecuado para la aplicación. Fuente: HidroFluidos Ejemplo de sello mecánico axial Los sistemas rotativos que necesitan un sistema de sellado son las bombas de proceso, mezcladores, compresores, estos requieren de un sello especial, los sellos mecánicos pueden trabajar con fluidos casi de cualquier tipo y con diferentes rangos de temperatura desde un fluidos un tanto viscoso o un gas, alcalinos o ácidos, evitando fugas que se reflejen en pérdidas de producto en el peor de los casos algún accidente, de ahí la importancia de su uso. Sistemas de Sellado Mecánico El sello mecánico es un sistema que consiste en dos superficies anulares que friccionan y se están empujando una contra otra. Las cuales son una parte estacionaria que está unida a la parte estática de la bomba o máquina y la otra es una parte dinámica que se encuentra en la parte rotativa y se mueve junto con esta, este crea un efecto de sellado hermético que mantiene a la bomba o máquina libre de fugas. Los sellos mecánicos son ampliamente usados en bombas centrifugas industriales, compresores y mezcladores agitadores, la aplicación más crítica es cuando el fluido a manejar es corrosivo, tóxico y peligroso para las personas cercanas a la operación es allí donde cobra mayor relevancia su correcta selección. ¿Cómo se conforma un Sello Mecánico? Un sello mecánico se compone principalmente de las siguientes partes: Caras mecánicas del sello (Estática y Dinámica) Anillos de cuña para cada cara del sello mecánico Anillos de collarín, retenes de soporte Resortes (aseguran que se mantenga el contacto entre las caras en todo momento) Fuente: HidroFluidos Componentes básicos de un sello mecánico Sello mecánico de resorte cónico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Carcasa del equipo Rotor Fluido a sellar Atmósfera Cara Asiento Separación de sellado entre las superficies de rozamiento Resorte Elemento de sellado dinámico Elemento de sellado estático Selección de Materiales adecuados según la aplicación Caras del sello mecánico Las condiciones que deben cumplir en general son: Dureza para soportar la abrasión y la fricción y no tener un desgaste considerable Alto módulo de elasticidad para evitar deformaciones Alto coeficiente de expansión térmica para reducir los esfuerzos mecánicos Materiales comunes para las caras Carbones Artificiales: materiales cerámicos no óxidos suaves con variantes Metales: los más comunes , no funcionan con aplicaciones de operación no agresivas Carburos: el más común es el carburo de tungsteno , proporciona alta resistencia química y dureza, no recomendado en operaciones sin lubricación Carburo de Silicio: actualmente con mayor demanda por su dureza de acuerdo a su composición final (SiC-Si), es químicamente resistente a cualquier fluido en la escala del pH con la excepción de los fluidos alcalinos arriba de 10 de pH. Combinaciones en las caras son Dura- Suave: es el más recomendable y usado debido al bajo coeficiente de rozamiento que le permite operar sin lubricación en condiciones de emergencia. Dura- Dura: es necesaria cuando el fluido a sellar contiene sólidos. Sin embargo esta combinación presenta un fuerte desgaste en operación sin lubricación, por lo que debe asegurarse una adecuada lubricación y enfriamiento Materiales de los elementos secundarios de sellado (O-ring) Monómero de etileno propileno dieno (EPDM) Fluorocarbon (FPM, por ejemplo Viton®) alta resistencia térmica Perfluorocarbon (FFKM, por ejemplo Kalrez®) Poli tetra fluoro etileno (PTFE, por ejemplo Teflon®) de excelente resistencia química STPO (por ejemplo Santoprene®) de excelente resistencia a la abrasión Parámetros de aplicación Formas de sello mecánico. Fuente: HidroFluidos Los principales parámetros que se deben considerar en la selección de un sello mecánico son los siguientes: Tipo de Fluido Presión de operación Velocidad de rotación de las caras Temperatura Compatibilidad química Consideraciones Generales de Aplicación Fluidos Químicos: Revisar la compatibilidad en los materiales del sello así como los arreglos compatibles en la operación, generalmente se aplican arreglos dobles con lubricación independiente y con fluidos limpios y compatibles Arreglo Sencillo. Fuente: HidroFluidos Fluidos con Sólidos Presentes: Se debe tomar en cuenta las características de los sólidos como el tamaño de la partícula, la concentración, y para combatir la abrasión deben emplearse caras duras como la de carburo de silicio Fluidos Viscosos: Deben aplicarse sistemas de lubricación efectivas ya que por la naturaleza del fluido viscoso no cuenta con una lubricación casi nula, deben aplicarse arreglos dobles presurizados por lo general Gases: Para gases limpios y no tóxicos en aplicaciones como ventiladores sopladores y bombas de vacío se utiliza arreglos sencillos Aplicación de Alta Presión: El principal aspecto que se debe considerar es la lubricación se mantenga estable puede ser un arreglo sencillo aplicaciones para bombas de calderas y sistemas oíl and gas. Altas Velocidades: Se considera una unidad de empuje estacionaria y el asiento rotario que evitan fuerzas centrifugas a los elementos de empuje y de esta forma fuerza de cierre no es alterada. Altas Temperaturas: Se debe considerar materiales no elastómeros ya que tienen mejor coeficiente térmico a comparación de los elastómeros. Bajas Temperaturas: en este caso se debe considerar el factor de rozamiento criogénico y el congelamiento en estas condiciones es difícil mantener una película líquida de lubricación entre las caras, por lo que la aplicación de sellos de gas con ranuras aerodinámicas es recomendable en estos servicios. Proveedores de Sellos Mecánicos: A continuación le presentamos a Hidrofluidos, proveedores de Sellos Mecánicos: HidroFluidos, ha asumido el reto de ser un proveedor confiable de Bombas y Equipos Industriales, entendiendo que para ser la mejor opción para el cliente es necesario contar con personal técnico capacitado, información actualizada en tecnología de bombeo y una colaboración cercana con los mejores fabricantes de bombas. Iwaki América se enorgullece en anunciar la introducción de la gama Iwaki Air a través de su distribuidor autorizado HidroFluidos, de bombas neumáticas de doble diafragma (AODD por sus siglas en inglés). Iwaki América, ya es reconocida en el mercado por sus bombas de proceso químico de acoplamiento magnético, líder en la industria, bombas dosificadoras y productos de control. En conjunto con HidroFluidos, ofrece ahora los productos de bombas AODD de Iwaki Air en México para sus ya reconocidos usuarios. Ambos reconocemos que las necesidades actuales de bombas para la industria y sus diversos sectores, requieren un alto grado de ingeniería para la selección de equipos que cumplan adecuadamente con la operación. La selección de bombas para aplicaciones difíciles es un proceso que demanda mucha atención tanto de los ingenieros de aplicaciones como de los fabricantes, el trabajar en estrecha unión con el cliente garantiza la correcta selección del equipo. https://www.quiminet.com/articulos/aplicaciones-correctas-de-sellos-mecanicos4282428.htm http://www.tekseal.cl/Catalogo%20TEKSEAL.pdf https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/17106/1/ProyectoFigueroa.pdf Sellos de carburo de silicio El carburo de silicio es el material de sellado ideal. Tiene buena resistencia a la corrosión, una mayor intensidad mecánica, excelente capacidad de resistencia al desgaste y alta temperatura, una buena autolubricidad y decisiones-grupo, factor de baja fricción, buena conducción de calor y así sucesivamente. por lo tanto, sellos de carburo de silicio también poseen la propiedad de excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia mecánica, alta conductividad térmica y una buena auto-lubricación. Sellos de carburo de silicio son ampliamente utilizados en diversas industrias, incluidas las naves, la maquinaria, la metalurgia, la impresión y el teñido, alimentos, farmacéutica, industria automotriz, etc. Las herramientas de carburo son un poco más caras, pero es barato a largo plazo, ya que duran más que el acero, hasta cien veces más, y le permiten trabajar materiales duros en formas que de otro modo serían difíciles o imposibles. También requieren mantenimiento mucho menos frecuente, y el mantenimiento que requieren es generalmente más simple. https://rockandtools.com/es/art-space-tools-stone-social/groups/viewdiscussion/2%C2%BFcarburo-o-acero-%C2%BFcu%C3%A1les-son-las-diferencias-que-hay-que-tener-encuenta-antes-de-comprar-cualquier-herramienta.html?groupid=4 1.3.2. SiC biomórfico El segundo grupo de materiales caracterizados corresponde al SiC biomórfico. La característica más relevante a nivel microestructural en este material es la mimetización de la estructura fibrosa de la madera de partida. Este hecho es determinante en relación con las propiedades mecánicas del SiC final. Capítulo 1 43 Las propiedades mecánicas de los materiales biológicos (hueso, madera, conchas…) presentan una excelente combinación peso‐resistencia, basada en unas microestructuras que son el resultado de millones de años de proceso evolutivo. Esta combinación es la principal ventaja que aportan este tipo de materiales y que pretende aprovecharse en el ámbito de los cerámicos, que añaden unas propiedades termo‐mecánicas muy atractivas. Para comprender las ventajas que aporta la microestructura de la madera describiremos brevemente las principales características de este material y de su estructura, centrándonos en los precursores seleccionados para obtener el bio‐SiC caracterizado en la presente tesis. La madera es un material celular, es decir, posee una red interconectada de celdas, cuyas paredes encierran el espacio de los poros. Posiblemente es el material estructural más antiguo, pero en la actualidad sigue siendo todavía el más usado, al menos en volumen. Hoy en día, la producción mundial de madera es del mismo orden que la de hierro y acero: 109 toneladas/año. Gran parte de esta producción anual se usa con fines estructurales. En general, las propiedades mecánicas de la madera presentan una excelente relación peso/resistencia. Estas propiedades varían mucho de una madera a otra, hasta un orden de magnitud. Por otra parte, la madera es también muy anisótropa. Algunas especies de madera son hasta 50 veces más resistentes cuando son cargadas en la dirección paralela a los canales de savia que en la dirección perpendicular a ésta. Las propiedades mecánicas de cada tipo de madera dependen fundamentalmente de la densidad de la misma, de las propiedades del material de las celdas y de la forma y tamaño de las mismas. Las maderas se clasifican en maderas duras y maderas blandas según el tipo de estructura interna que tengan. Las maderas duras proceden de plantas dicotiledóneas (hoja caduca) y las maderas blandas de las coníferas (hoja perenne). Estos dos tipos de madera tienen diferencias estructurales básicas, pero los términos maderas duras y maderas blandas no expresan con suficiente precisión el grado de densidad o de dureza de la madera. Son ejemplos de madera dura: el aliso, el fresno, el castaño, el haya roja y blanca, el roble, el arce, el olmo, el boj, el palisandro… Son ejemplos de madera Introducción 44 blanda: el pino, el cedro, el tejo, el ciprés, el abeto blanco y el rojo... Aunque la microestructura de las maderas duras y de las maderas blandas es distinta, su resistencia mecánica no depende principalmente de que el tipo de madera sea duro o blando sino fundamentalmente de la densidad de la misma. Si se corta una muestra a cierta distancia del centro del tronco del árbol, allí donde puede despreciarse la curvatura de los anillos de crecimiento de la madera, puede verse que la madera tiene tres planos de simetría ortogonales determinados por las condiciones de crecimiento del árbol (Fig. 1.11): el radial, el tangencial y el longitudinal (o axial), Por lo tanto, las propiedades de la madera son ortotrópicas. Fig. 1.11. Estructura de la madera: zonas del tronco y planos de simetría de la madera. Los anillos de la madera se derivan del crecimiento radial del tronco debido a la actividad del cambium (tejido, denominado meristemo, joven o embrionario que se halla en los lugares de crecimiento de la planta y está formado por células que se dividen continuamente para originar otros tejidos). El cambium da lugar al crecimiento leñoso del xilema (hacia el Dirección longitudinal Dirección tangencial Dirección radial Capítulo 1 45 interior) y del floema (hacia afuera). El floema activo es una delgada capa de células, aquella que más recientemente se ha diferenciado del cambium, y cumple funciones de transporte de asimilados orgánicos provenientes de la actividad fotosintética (savia elaborada). El xilema (leño) se divide en albura y leño central o duramen. La albura es fisiológicamente activa en la acumulación de reservas y en el movimiento de agua y minerales desde las raíces hasta la copa (savia bruta). El duramen está formado por células muertas y ya no puede transportar fluidos, pero su rigidez ayuda a sostener el árbol en el centro del tronco (Fig. 1.12). Fig. 1.12. Zonas del tronco de la madera. Corte transversal. A=Cambium; B=Corteza interna; C=Corteza externa; D=Albura, E=Duramen. Una característica básica de las maderas que influye en su comportamiento mecánico es el espesor de los anillos de crecimiento. En general, se entiende que cuanto más estrecho es el anillo, mejores serán las propiedades mecánicas ya que esto dará lugar a una mayor densidad. El anillo de crecimiento es el resultado de acumular cada año la madera producida en verano (más densa) y la produ http://oa.upm.es/1264/1/MARINA_PRESAS_MATAS.pdf . Las propiedades de la madera varían de una especie vegetal a otra, e incluso dentro de la misma especie las propiedades de la misma varían según las zonas geográficas, los climas y condiciones de cultivo. http://oa.upm.es/1264/1/MARINA_PRESAS_MATAS.pdf