Los diversos métodos de sellado del eje para bombas de vacío de anillo líquido

El sello del eje es uno de los componentes principales de una bomba de vacío de anillo líquido. Es responsable de crear un sello eficaz entre el eje de la bomba, que gira a alta velocidad, y la carcasa de la bomba estacionaria. Sus principales funciones son evitar que el líquido de trabajo (generalmente agua) se escape de la bomba al ambiente y evitar que entre aire externo (lo cual es crucial para mantener los niveles de vacío). La elección del sello del eje afecta directamente la fiabilidad operativa de la bomba, los costes de mantenimiento y su idoneidad para procesos específicos.

Los siguientes son los principales tipos de sellos de eje utilizados en bombas de vacío de anillo líquido y sus características detalladas:

1. Sello de empaque (empaquetadura de casquillo)

Este es un método de sellado tradicional y mecánicamente sencillo.

Principio de funcionamiento: Se coloca un material de sellado suave, similar a una cuerda o con forma de anillo (denominado empaquetadura, como grafito, PTFE o fibra de aramida) en la zona donde el eje de la bomba sale de la carcasa. Un prensaestopas ajustable aplica presión radial desde el exterior, lo que obliga a la empaquetadura a sujetarse firmemente a la superficie del eje o de un manguito, creando un sello por fricción de contacto.

Características principales:

Permite fugas menores controladas: Los sellos de empaquetadura no están diseñados para evitar fugas. Es necesario dejar gotear una pequeña cantidad de líquido de trabajo (normalmente unas gotas por minuto) para lubricar y enfriar la interfaz de fricción entre la empaquetadura y el eje. Esto es tanto una ventaja como una desventaja.

Requiere mantenimiento continuo: La empaquetadura se desgasta con el tiempo, lo que aumenta las fugas. Los operadores deben apretar el prensaestopas periódicamente y con destreza. Si el desgaste es significativo, se debe reemplazar toda la empaquetadura durante una parada.

Causas del desgaste del manguito: La fricción sólida directa entre el empaque y el manguito del eje provoca desgaste, lo que hace necesario el reemplazo periódico del manguito.

Escenarios aplicables:

Aplicaciones donde el entorno de trabajo no es crítico y son aceptables pequeñas fugas visibles de líquido.

Bombeo de gases no tóxicos, no peligrosos y no inflamables.

Usuarios con presupuestos de inversión inicial limitados y capacidad de mantenimiento regular.

2. Sello mecánico

Este es actualmente el método de sellado más común y de alto rendimiento para bombas de anillo líquido, lo que representa un salto del sellado de tipo "contacto" al sellado de tipo "cara".

Principio de funcionamiento: El núcleo de un sello mecánico está formado por uno o más pares de anillos lapeados con precisión (denominados cara giratoria y cara estacionaria). La cara giratoria gira con el eje de la bomba, mientras que la cara estacionaria está fijada a la carcasa. Gracias a la acción combinada de la presión del fluido y la fuerza del resorte, las caras permanecen en estrecho contacto con una holgura mínima, creando un sello al girar entre sí. Una película de fluido extremadamente fina entre estas caras es esencial para la lubricación, la refrigeración y el sellado.

Características principales:

Excelente rendimiento de sellado: prácticamente no hay fugas visibles (en una escala de microfugas), lo que cumple con los requisitos industriales modernos de protección y seguridad ambiental.

Larga vida útil: Dado que el desgaste se produce en las caras planas, es uniforme y lento. En condiciones normales de funcionamiento, la vida útil puede alcanzar miles o incluso decenas de miles de horas, superando con creces la de las juntas de empaquetadura.

Bajo consumo de energía operativa: la resistencia a la fricción es mucho menor que con los sellos de empaque, lo que da como resultado un funcionamiento más eficiente energéticamente.

Sin desgaste del eje/manguito: el desgaste se limita a las caras del sello, protegiendo el eje o el manguito de la bomba.

Mayores exigencias en las condiciones de operación: La película de fluido entre las caras es fundamental. Por lo tanto, los sellos mecánicos son muy sensibles a las partículas sólidas presentes en el medio, que pueden rayar las superficies de sellado pulidas y provocar fallos rápidos. Suelen requerir un sistema de fluido de lavado limpio.

Tipos y opciones avanzadas:

Ventaja principal: Proporciona doble seguridad y contención absoluta. Si el sello interno falla, el fluido de barrera se filtra hacia la bomba, no el gas de proceso hacia la atmósfera. Por el contrario, si el sello externo falla, el aire se filtra hacia el fluido de barrera, no el gas de proceso hacia afuera.

Escenarios aplicables: Condiciones extremadamente exigentes que involucran medios tóxicos, peligrosos, inflamables, explosivos, altamente corrosivos, costosos o sensibles al oxígeno.