Síntomas. Desgaste excesivo de los pasadores, rebajos o ranuras de impulsión en un tiempo corto
El desgaste rápido puede ocurrir en los meca- nismos de impulsión por cargas pesadas y movimiento grande entre el mecanismo de impulsión y otras superfi- cies de desgaste. También puede ocurrir mucho desgas- te con poco movimiento relativo si el mecanismo de impulsión no está bien lubricado. Por ejemplo, los me- canismos de impulsión que funcionan en atmósferas de nitrógeno o en las del aire seco que contienen partículas abrasivas se gastarán con más rapidez que los utilizados con una atmósfera limpia o que tienen lubricación con aceite o agua. El mecanismo que trabaja con líquidos contaminados con abrasivos ocurre la misma situación. La causa principal de un desgaste fuerte del mecanismo de impulsión es la desviación excesiva de la cara en la unión entre el eje y el estopero.
Correcciones.’
1. Compruébense las condiciones del equipo y limíte- se el juego longitudinal, flexión y descuadramiento del
DE FALLAS EN SELLOS MECÁNICOS 167
Fig. ll Grietas radiales en anillos o cerámicos producidas por el calor
eje con respecto al a un máximo de 0.003 (0.076 mm) medidas con micrómetro.
2. Utilícense sellos con pasadores o rebajos de impul- sión endurecidos.
3. Considérense sellos que permitan mejor lubrica- ción del mecanismo de impulsión, por ejemplo, utilizar sellos sencillos en vez de dobles.
4. Determínense las limitaciones de presión del tipo de sello.
Ahora se describirán las fallas térmicas.
Grietas por calor
Síntomas. La presencia de grietas radiales que pueden
ser pequeñas o grandes y que parecen salir del centro del anillo metálico o de cerámica (Fig. 11). Estas grietas ac- túan como una serie de filos en contra del carbón, grafi- to otros materiales del sello, con lo cual se desgastan con rapidez.
Causas. Las causas comunes de las grietas por calor
son: 1) falta de lubricación, 2) vaporización en las caras
del sello, 3) falta de enfriamiento y 4) presiones y veloci- dades excesivas. Uno o más de estos factores pueden producir alta fricción y calor en las caras delsello. Los esfuerzos térmicos excesivos producirán grietas delga- das.
Correcciones:
1. Compruébese que las condiciones de funciona- miento de la aplicación están dentro de los límites espe- cificados para el sello.
2. Confírmese que el flujo para enfriamiento es ade- cuado en las caras del sello para el calor. Los li- neamientos empíricos son que: a) la temperatura del
líquido que circula por la cavidad del sello no debe tener un aumento mayor de y la presión en la cavidad para el sello se debe mantener 25 psi (1.72 bar) por arriba de la presión de vapor del líquido que hay en la cavidad del sello para evitar la vaporización.
3. Compruébese que no se ha sobrecargado el sello. El problema puede ser porque un cojinete o collar de empuje en el equipo se haya dañado o inutilizado y pro- duzca cargas excesivas en las caras del sello.
4. Utilícense materiales más resistentes para la carga. Por ejemplo, si se utilizan revestimientos de cara dura, sustituirlos por carburos de tungsteno o de silicio que tengan límites de presión y velocidad (P-V) más altos y más resistencia a las grietas por calor.
5. Redúzcase el vapor P-V del sello. Es un factor de
la presión (psi) en las caras del sello, multiplicada por la velocidad (ft/min) del diámetro exterior de la cara del sello. Se puede consultar al fabricante y obtener sellos de otras dimensiones que reduzcan la carga hidráulica en sus caras a fin de tener una P- V más baja con los mismos
materiales de la cara.
6. Compruébese el enfriamiento y lubricación en las caras del sello y mejórense si es necesario.
Vaporización
Síntomas. Las pequeñas explosiones, “bocanadas” y
expulsión de vapores en las caras del sello se conocen co- mo vaporización que produce fugas excesivas y daños.
168 SELLOS Y EMPAQUETADURAS
Fig. 13 Las ampollas producen huecos en la cara del sello de carbón
Aunque la vaporización no produzca daños muy graves, disminuye la duración y el rendimiento del sello. La ins- pección de las caras a menudo indican desportilladuras en los diámetros interior y exterior y picaduras en toda la superficie (Fig. 12).
Causas. La vaporización ocurre cuando no se puede
eliminar el calor producido en las caras del sello y se va- poriza el líquido que hay entre ellas. También puede ocurrir si el sello trabaja muy cerca de la temperatura y presión de vaporización del producto en la cavidad pa- ra el sello. Otras condiciones de funcionamiento que ocasionarán vaporización incluyen:
1. Presión excesiva para un sello determinado 2. Flexión excesiva de las caras del sello
3. Enfriamiento y lubricación inadecuados del sello. La vaporización puede indicar que el lavado del sello no funciona o que se ha interrumpido o reducido el agua de enfriamiento que va a un de calor. Correcciones:
1. Mejórense la circulación y enfriamiento en las ca- ras del sello.
2. Compruébese que el sello funciona a temperaturas y presiones inferiores a las de vaporización del producto en la cavidad para el sello.
3. Compruébese si el tipo de sello es el adecuado para los límites de presión y velocidad.
4. Solicítense al fabricante del sello sus recomendacio- nes para disminuir el calor autogenerado.
Los límites empíricos indican que la temperatura y la presión en el sello deben ser, cuando menos, (14%) y 25 psi (1.72 bar) más bajas que la temperatura y presión de vaporización del producto en la cavidad pa- ra el sello.
Ampollas
Síntomas. Las ampollas (Fig. 13) son secciones circula-
res pequeñas que sobresalen en las caras del sello de car- bón. A veces, se puede observar mejor si se utiliza un plano óptico o se pulen ligeramente las caras del sello. Las ampollas separan las caras del sello durante el fun- cionamiento y permiten fugas severas; suelen ocurrir en tres etapas:
Etapa 1: Aparecerán pequeñas secciones realzadas o salientes en las caras del sello.
Etapa II: Aparecerán grietas en las secciones realza- das, con una configuración de estrella.
Etapa III: Surgirán las ampollas y dejarán huecos en la cara del sello.
Causas. No se conoce bien la causa exacta de las am-
pollas. La mejor explicación es que los líquidos viscosos, como el aceite SAE 10, penetrarán por los intersticios de los sellos de carbón con el paso del tiempo. Cuando se calienta el sello, se expulsa el aceite por los poros. Las ampollas suelen ocurrir en sellos que trabajan en máqui- nas con paros y arranques frecuentes y con líquidos muy viscosos.
Correcciones:
1. Redúzcase la viscosidad del líquido en la cavidad para el sello, ya sea con el empleo de un líquido diferen- te o el aumento de la temperatura del líquidd.
2. Trátese de eliminar los paros y arranques frecuen- tes de equipo que tiene sellos mecánicos.
3. Sustitúyase el carbón o grafito por un material no poroso para la cara, como carburos de tungsteno, silicio o bronce.
DETECCIÓN DE FALLAS EN SELLOS MECÁNICOS 169
Fig. 15. El barniz o lodo abrasivo se sedimentan en el lado del sello
4. Compruébense el enfriamiento y circulación en las caras del sello. Si son inadecuados, los sellos serán más susceptibles a las ampollas.
Astilladuras
Son similares a los de las ampollas, pero no ocurren en la cara sino en el diámetro exterior y el lado trasero del sello (Fig. 14).
Las astilladuras, igual que las ampollas, ocu- rren por esfuerzos térmicos excesivos, en un sello de carbón y grafito. Pero, al contrario de las ampollas, pa- rece ser que las astilladuras ocurren casi con cualquier líquido y se debe a la expulsión repentina de la humedad cuando se sobrecalienta el sello y se deben, casi exclusi- vamente a que el sello trabaja en seco. Por ello, si hay partes muy astilladas, indica que el equipo funcionó en seco más de unos momentos.
Cowecciones: Para que el equipo no funcione en seco, se debe agregar un interruptor de presión o de carga. 0 como opción, se deben utilizar métodos alternos para llamiento, como un sello doble que tenga un sistema de convección térmica o de lubricación forzada.