Gene Vogel
Especialista de Bombas & Vibraciones de EASA
El sello falló y usted lo reemplazó. Sin embargo, volvió a fallar y su proveedor le explicó que el repuesto que había comprado era barato y que disponían de sellos más caros que podrían ofrecer un mejor rendimiento. Así que compró un sello más costoso, pero también falló. ¿Qué salió mal?
Su proveedor es un vendedor de catálogo, no un proveedor de sellos que ofrezca servicios de valor añadido. No le plantearon las preguntas clave: ¿Qué fluido está bombeando? ¿Cuáles son la temperatura y la composición química? ¿Contiene el fluido sólidos o partículas abrasivas? ¿A qué velocidad gira la bomba? ¿Cuál es el rango de presión operativa (cabeza)?
Los factores principales que determinan el costo de un sello mecánico son los materiales de las caras de contacto y de los componentes elastoméricos. (Véa la Figura 1). En cuanto a las caras de contacto del sello, el carbono y la cerámica son los materiales estándar. Por lo general, la cara giratoria es de carbono y la estacionaria de cerámica. Estos materiales no son costosos y se pueden pulir hasta alcanzar el grado de planitud necesario equivalente a tres bandas de luz de helio para lograr el acoplamiento hidrodinámico que constituye el sello. El carbono posee un coeficiente de fricción muy bajo, lo que evita la generación de calor excesivo. Esta combinación funciona muy bien para fluidos que no contienen partículas abrasivas.
Los componentes elastoméricos forman sellos secundarios entre el anillo de la cara de contacto del sello giratorio y el eje, así como entre el anillo estacionario y la carcasa. El material habitual para los sellos secundarios es el caucho Buna, también conocido como Buna-N. Se trata de un material elastomérico versátil y relativamente económico, compatible con la mayoría de los aceites lubricantes, el agua y algunos productos químicos.
Cuando se ordena un sello basándose únicamente en las dimensiones, sin datos sobre la aplicación, se suministra el estándar: anillos de sellado de cara de carbono/cerámica y elastómeros de Buna. Estos componentes funcionan bien en aplicaciones frecuentes de agua municipal, sistemas de circulación de climatización (HVAC) y equipos para piscinas y spas.
Para aplicaciones más exigentes, se requieren materiales alternativos de mayor coste. En el caso de aguas residuales y muchas operaciones de achique o drenaje, el fluido bombeado contiene partículas abrasivas en suspensión que erosionan el anillo giratorio de carbono (un material blando) y pueden dañar el anillo estacionario de cerámica. Para estas y otras aplicaciones similares, se recomiendan materiales más duros, como el carburo de silicio y el tungsteno, para resistir el desgaste abrasivo. Asimismo, existen otros materiales endurecidos —incluso con recubrimiento de diamante— para aplicaciones de extrema dificultad.
Cuando el fluido bombeado contiene productos químicos agresivos y corrosivos, los puntos débiles del sello son los componentes de elastómero. Las aplicaciones a altas temperaturas también someten a esfuerzo las propiedades del caucho Buna. Los dos materiales elastoméricos más comunes resistentes a productos químicos y a la temperatura son el Viton y el Kalrez (el teflón o PTFE no se utiliza habitualmente para elastómeros de sellos). Existen numerosas variantes de materiales con propiedades mejoradas de resistencia química y térmica. Muchos proveedores ofrecen tablas de compatibilidad para ayudar a evaluar aplicaciones específicas. (Véa la Figura 2).
El factor del costo es significativo cuando se requieren materiales avanzados para cumplir con los requisitos de una aplicación. Los materiales de las caras de contacto endurecidas pueden duplicar o triplicar el costo de un sello mecánico. Los componentes de elastómero Viton pueden ser de tres a cinco veces más costosos que los de caucho Buna, y el Kalrez puede llegar a costar hasta diez veces más que el Buna. El impacto en el costo del sello varía según la cantidad de material elastomérico utilizado.
Cuando un proveedor de sellos afirma tener un sello "mejor" que resulta más costoso, la diferencia radica en los materiales empleados en su fabricación. Sin embargo, estos materiales de mayor costo están destinados a resolver problemas específicos asociados a condiciones de abrasión, corrosión y altas temperaturas. La necesidad de utilizar dichos materiales se deben abordar de manera específica; es decir, el sello se debe diseñar a medida para la aplicación concreta. Si el proveedor no formula las preguntas clave sobre la composición del fluido bombeado, la temperatura, la naturaleza química, la presión y la velocidad del eje, carecerá de la información necesaria para diseñar correctamente el sello mecánico. Un proveedor que aporta valor añadido es aquel que plantea estas cuestiones desde el principio para garantizar que el sello suministrado satisfaga los requisitos de la aplicación. Mantener una relación con un proveedor de este tipo constituye una estrategia fundamental para el éxito de los centros de reparación de bombas.
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