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CIERRES MECÁNICOS

Guía definitiva para la selección de cierres mecánicos adecuados

Una correcta selección de cierres mecánicos nos aporta la ventaja de evitar la fuga de fluidos en diversos equipos rotativos, como por ejemplo las bombas centrífugas. Este tipo de dispositivo consta de dos superficies anulares de rozamiento que se encuentran empujándose una contra otra de forma constante. Una superficie de rozamiento se halla fija a la parte estática del equipo, en cambio la otra está fija al rotor girando junto con este.

Para establecer que los cierres mecánicos ha cumplido su vida útil, este debe durar hasta que las caras de sacrificio se desgasten completamente, de lo contrario cualquier otro inconveniente que se presente con este tipo de dispositivo se considera un fallo.

Por lo general, un cierre falla debido a que sus caras se abrieron o los componentes del mismo se han dañado. Al momento de su selección es necesario evaluar diferentes criterios con base en las condiciones de operación existentes y las características de los materiales de construcción.

 

Criterios para seleccionar un cierre mecánico

A continuación, se detallan los criterios que permitirán llevar a cabo un correcto proceso de selección:

1.  Tipo de fluido y sus propiedades

Establecer el tipo de fluido de trabajo así como sus propiedades es el primer aspecto que hay que considerar para la selección de un cierre mecánico. En este punto hay que evaluar que los distintos materiales que constituyen el dispositivo sean compatibles químicamente con el fluido de trabajo.

Las partes metálicas del cierre deben tener resistencia a la corrosión; para el caso de las caras los materiales de construcción deben tener resistencia tanto al desgaste como a la corrosión. Por ello generalmente se emplean para la cara blanda material como el carbón y cerámica en la cara más dura.

Es importante conocer la viscosidad del fluido de trabajo con objeto de garantizar el aprovechamiento de la vida útil del cierre mecánico. Los líquidos abrasivos pueden generar un desgaste excesivo, reduciendo así el rendimiento del dispositivo.

2.    Presión de trabajo

La presión de trabajo es otro criterio necesario de evaluar para determinar el tipo de cierre mecánico a utilizar, es decir equilibrado o desequilibrado. Un cierre mecánico se encuentra equilibrado al momento que los diámetros de las caras han sido reducidos con relación al diámetro del eje, de tal forma que la carga en la cara sea menor que la ejercida por la presión del fluido de trabajo.

En cambio un cierre mecánico se encuentra desequilibrado cuando toda la presión hidráulica del sistema actúa sobre las caras del dispositivo. Esta condición representa una carga adicional que trae como consecuencia la disminución de la vida útil del cierre.

3.    Temperatura

La temperatura del fluido de trabajo determinará qué tipo de materiales deben constituir el cierre mecánico a utilizar. Los materiales de fabricación del dispositivo se clasifican en función de un rango de temperatura específico.

Si durante el proceso de selección no se toma en cuenta este criterio, a medida que aumente la temperatura de trabajo; el desgaste del cierre y la corrosión se aceleran, la resistencia del material disminuye de forma drástica.

4.    Material de construcción del cierre mecánico

Para la selección del material adecuado es necesario tomar en cuenta las propiedades de resistencia química, la resistencia al desgaste, restricciones de temperatura así como las propiedades de conductividad y expansión térmica.

Los materiales usados en los cierres mecánicos dependen del tipo de fluido de trabajo. Para cada tipo, los fabricantes de este tipo de dispositivos estipulan los materiales empleados y las propiedades correspondientes.

Los elementos de arrastre y ensamble deben ser fabricados de materiales resistentes al ataque químico; así como contar con las propiedades adecuadas para la temperatura, presión y esfuerzos mecánicos a los que será sometidos.

5.    Material de las caras del cierre mecánico

Los materiales de las caras de un cierre mecánico en líneas generales deben tener las siguientes características:

  • Elevada conductividad térmica para eliminar el calor generado por el rozamiento.
  • Bajo coeficiente de rozamiento.
  • Elevado módulo de elasticidad para minimizar deformaciones.
  • Bajo coeficiente de expansión térmica con objeto de minimizar los esfuerzos mecánicos.
  • Una dureza que permita soportar la abrasión de tal manera que la tasa de desgaste sea mínima.
  • Resistencia a la corrosión.

6.    Elastómero del cierre mecánico 

Se cuenta con una amplia gama de materiales elastómeros que pueden emplearse para la fabricación de los elementos de sellado secundario. La forma más común de los elementos de sellado secundario es de sección transversal circular aunque también pueden diseñarse otras formas o bien fuelles.

Al momento de seleccionar el elastómero es necesario revisar la compatibilidad y los límites de temperatura que existan. Este elemento es el que mantiene hermética la parte estática de la rotatoria en el equipo, previniendo la ocurrencia de pérdidas y fugas.

7.    Condiciones operativas

Cada proceso cuenta con estándares y procedimientos orientados a garantizar la continuidad y eficiencia operacional. Desde este enfoque, el tipo y la disposición del cierre mecánico seleccionado deben cumplir con los estándares de confiabilidad deseados para la aplicación.

Es importante tomar en cuenta el estado del equipo, el ambiente en el cual se encuentra y sus condiciones.  

Una vez planteado todos estos criterios, podemos determinar, que para llevar a cabo la correcta selección de un cierre mecánico, hay que evaluar las condiciones de funcionamiento de la aplicación. Es decir, las características físicas y químicas del fluido de trabajo, la presión, la temperatura, materiales de construcción, condiciones operativas así como las dimensiones del alojamiento del dispositivo.

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