Sellos laberínticos: sellado sin contacto para ejes y rodamientos. Un sello laberíntico obliga a un fluido que se está escapando a pasar por dientes y cámaras entrelazados, reduciendo la presión por etapas de modo que la fuga cae a un nivel aceptable en lugar de eliminarse por completo.
Como el rotor y el estator nunca se tocan, los sellos laberínticos evitan la fricción, el calor y el desgaste que limitan a los sellos de contacto, por lo que son la elección estándar donde las velocidades del eje son altas, la vida útil del sello debe ser larga y una pequeña fuga controlada es aceptable.
Un sello laberíntico consta de aletas radiales finas, o dientes, mecanizadas en el eje giratorio o en la carcasa estacionaria, enfrentadas a una superficie del miembro opuesto con una pequeña holgura radial.
Cada diente obliga al fluido a pasar por una brecha estrecha hacia una cámara ligeramente mayor, donde se expande y pierde velocidad y presión, convirtiendo la energía de presión en calor turbulento.
Repetir este ciclo a través de muchos dientes reduce el diferencial de presión en pequeños incrementos, por lo que el flujo que escapa por el último diente es sólo una fracción de lo que pasaría por un orificio único con la misma holgura.
La fuga nunca se detiene por completo, ya que el sello se basa en una holgura de funcionamiento y no en una interfaz de rozamiento. Las tasas de fuga de diseño se determinan por el número de dientes, la holgura radial, la geometría de las cámaras y el diferencial de presión, y se aceptan como una pérdida controlada y predecible en lugar de una condición de fallo.
Al no haber contacto por rozamiento, los sellos laberínticos generan calor por fricción despreciable y consumen poca o ninguna potencia del eje, una ventaja en turbomaquinaria de gran tamaño donde el arrastre del sello sería, de otro modo, una pérdida de eficiencia medible.
No existe un fin de vida provocado por desgaste en el funcionamiento normal, por lo que la vida útil se ajusta al estado mecánico de la máquina más que a una superficie de desgaste. Esto hace que los sellos laberínticos sean muy adecuados para:
La compensación: el sellado basado en holgura es más permeable que un sello de contacto que funcione correctamente, y el rendimiento es sensible a la posición del rotor, al crecimiento térmico y a cualquier evento de roce que altere la holgura de funcionamiento.
Los sellos laberínticos son el sello interno por defecto en turbinas de vapor y gas, controlando las fugas entre etapas y en los empaques de extremo de eje, tolerando altas velocidades y gases de proceso calientes y sucios que ensuciarían un sello de contacto.
En compresores centrífugos, los sellos laberínticos, a veces combinados con sellos de gas secos, se usan en tambores de equilibrio y ubicaciones entre etapas para gestionar la recirculación y el empuje axial.
Un segundo uso principal es como aislador de rodamientos: un dispositivo laberíntico compacto montado en la tapa final de la carcasa del rodamiento, en lugar de un sello labial convencional.
Su función es mantener fuera del alojamiento el polvo, el agua de lavado y la humedad mientras mantiene el lubricante dentro, no contener un fluido presurizado.
Muchos aisladores combinan una trayectoria laberíntica con una junta tórica rotativa o una ranura de drenaje que canaliza la humedad de vuelta hacia afuera antes de que llegue al rodamiento.
La elección entre un sello laberíntico y un sello de contacto como un sello mecánico o una prensaestopas se reduce a la fuga aceptable frente al desgaste, la fricción y el mantenimiento tolerables.
| Característica | Sello laberíntico | Sello mecánico | Prensaestopas |
|---|---|---|---|
| Tipo de contacto | Sin contacto, con holgura de funcionamiento | Caras en contacto, o sin contacto en sellos para gas | En contacto, anillos comprimidos |
| Fugas | Bajas pero no nulas, por diseño | Muy bajas a casi nulas cuando están en buen estado | Goteo controlado, por diseño |
| Desgaste / límite de vida | Normalmente ninguno | Desgaste de caras, fatiga de muelles | Desgaste de anillos, desgaste de manguitos |
| Idoneidad para velocidad | Muy alta | Alta, con un enjuague adecuado | Baja a moderada |
| Pérdida de potencia | Despreciable | Moderada, fricción de caras | De moderada a significativa |
| Uso típico | Etapas de turbina/compresor, aisladores de rodamientos | Sellos de eje de bombas y mezcladores | Bombas y válvulas antiguas |
Seleccionar un sello laberíntico implica varias variables:
Como los sellos laberínticos no tienen un componente de desgaste que inspeccionar en un intervalo fijo, la monitorización de la condición se basa en indicadores indirectos: una tasa de fuga en aumento, una caída en la eficiencia de etapa, contaminación de rodamientos o lecturas de severidad de vibración consistentes con un roce del rotor.
Rastrear estas tendencias supera una política de reemplazo basada en calendario, ya que el sello no se degrada en un programa predecible como lo hace un conjunto de empaques o una cara de sello.
Registrar fugas, condición del lubricante y eventos de roce junto con el activo en un CMMS permite al equipo de confiabilidad detectar una deriva lenta de la holgura antes de que provoque una falla del rodamiento. Solicite una demostración de Fabrico para ver este historial registrado en el expediente del activo.
No. Restringen las fugas a una tasa baja y predecible reduciendo la presión a lo largo de una serie de holguras, no logrando cero fugas. Siempre pasa algo de flujo a través de la holgura.
Generan fricción y calor mínimos, sin desgaste de caras ni de empaques, por lo que operan de forma fiable a velocidades y temperaturas que destruirían un sello de contacto.
Un aislador de rodamientos es un dispositivo laberíntico compacto montado en la tapa final de la carcasa del rodamiento. Mantiene fuera la contaminación y dentro el lubricante, en lugar de contener fluidos de proceso presurizados, y normalmente reemplaza a un sello labial.
Sí, aunque no por desgaste como ocurre con un sello de contacto. Un roce del rotor por desalineación o crecimiento térmico puede abrir la holgura o dañar los dientes, y la erosión por un fluido abrasivo puede ensanchar la brecha, aumentando las fugas por encima del diseño.
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