Cualquiera que trabaje en el campo del mantenimiento y haya reparado una bomba o caja de engranajes sabe que el único componente que siempre parece reemplazarse durante una reconstrucción es el sello de labio. Suele dañarse al extraerlo o durante el desmontaje. Quizás el sello de labio sea la razón por la que la máquina tuvo que salir de servicio debido a una fuga. En cualquier caso, lo cierto es que los sellos de labio son componentes vitales de la máquina. Mantienen el aceite o la grasa dentro y ayudan a evitar la entrada de contaminantes. Los sellos de labio parecen estar presentes en casi todas las máquinas de la planta, así que ¿por qué no dedicar tiempo a aprender a seleccionarlos e instalarlos correctamente?
Propósito de los sellos de labio
El propósito principal de un sello de labio es excluir los contaminantes y retener al lubricante. Por naturaleza, los sellos de labio funcionan manteniendo cierta fricción. Se pueden usar en diversas aplicaciones, desde máquinas de movimiento lento hasta máquinas de rotación a alta velocidad, y en temperaturas desde bajo cero hasta más de 260 °C.
Para ser eficaz, un sello de labio debe mantener un contacto adecuado con su contraparte giratoria. Esto dependerá de la selección, instalación y cuidado adecuados del sello una vez instalado. A menudo he visto sellos de labio nuevos que comienzan a tener fugas en cuanto se ponen en servicio. Esto suele deberse a una instalación incorrecta. Otros sellos presentan fugas inicialmente, pero luego dejan de hacerlo una vez que el material del sello se ha asentado en el eje.
Figura 1. Montaje típico de un sello de labio
Selección de un sello de labio
El mantenimiento del funcionamiento de los sellos de labio comienza con el proceso de selección. Al elegir un material, debe considerar la temperatura de operación, el lubricante utilizado y la aplicación. El material más común para los sellos de labio es el nitrilo (Buna-N). Este material funciona bien a temperaturas entre -40 °C a 135 °C. Los sellos de labio de nitrilo cubren la mayoría de las aplicaciones industriales, desde máquinas nuevas hasta sellos de repuesto. Ofrecen una excelente resistencia a los aceites de base mineral, el agua y los fluidos hidráulicos, pero lo que realmente los distingue es su bajo costo.
Otra opción asequible es el Viton. Su rango de temperatura va desde -40 °C hasta 200 °C, dependiendo del compuesto específico. Los sellos de Viton ofrecen buena resistencia a los aceites de base mineral y son compatibles con gasolina y fluidos de transmisión.
Otros materiales de sellado compatibles con aceites minerales incluyen Aflas, Simiriz, nitrilo carboxilado, fluorosilicona, nitrilo altamente saturado (HSN), poliuretano, poliacrilato, FEP y silicona. Todos estos materiales tienen aplicaciones específicas y rangos de temperatura precisos. Asegúrese de tener en cuenta el proceso y el entorno antes de seleccionar un material de sellado o realizar un cambio, ya que el material correcto puede evitar fallas costosas.
Construcción del sello de labio
Una vez seleccionado el material del sello, el siguiente paso es considerar su construcción. Anteriormente, un sello de labio simple consistía de una correa de cuero sujeta al eje de una rueda. Los sellos de labio actuales constan de múltiples piezas que afectan su desempeño. Existen diversos patrones de contacto, así como sellos con y sin resorte. Un sello sin resorte generalmente es más económico y puede retener materiales viscosos como la grasa a bajas velocidades del eje. Sus aplicaciones típicas incluyen cintas transportadoras, ruedas de vehículos y componentes engrasados. Los sellos con resorte se utilizan generalmente con aceites y se encuentran en una amplia gama de máquinas.
Lista de verificación para la instalación de un sello de labio
- El elastómero no está dañado (sin muescas, arañazos, cortes, etc.)
- La carcasa no está dañada (sin muescas, cortes, abolladuras, etc.)
- El resorte está colocado correctamente (si se utiliza)
- El sello y el eje están limpios de cualquier residuo.
- El lubricante para montaje es compatible con el lubricante que se utilizará durante el funcionamiento.
- La carcasa del sello es de la especificación adecuada.
- El elastómero es de la especificación adecuada.
- El sello de labio está apuntando en la dirección correcta.
- El eje está libre de defectos (sin muescas, rayones, ranuras, etc.)
- El orificio está libre de defectos (sin muescas, residuos, redondez, etc.)
- Existe una ventilación adecuada de la máquina cuando está almacenada o en funcionamiento.
- Se utilizan herramientas de instalación adecuadas para evitar dañar los sellos.
- Se aplica una presión uniforme durante la instalación para garantizar que el sello no se doble
Instalación
Una vez elegido el material y la construcción del sello, es necesario instalarlo adecuadamente para que funcione correctamente. Existen diversos productos en el mercado para esta tarea. La mayoría consisten de cuchillas, llaves, cuñas u otras formas que se pueden insertar en un sello para proporcionar mayor palanca y garantizar una instalación correcta. Estas herramientas pueden ser eficaces si se seleccionan con cuidado, pero la mayoría de las versiones disponibles comercialmente no son tan efectivas, especialmente cuando ya hay un eje instalado.
En estos casos, prefiero usar un tubo lo suficientemente grande como para deslizarlo sobre el eje y que haga buen contacto con la carcasa exterior del sello de labio. Si encuentra algo que sujete la carcasa exterior, puede evitar dañar el anillo metálico interior que se fija al material del sello de labio. Simplemente asegúrese de colocar el sello recto y a la profundidad correcta. Si no se coloca correctamente perpendicularmente al eje, puede causar una fuga inmediata.
Si el eje es usado, es probable que se haya formado un anillo de desgaste donde estaba el sello de labio anterior. Nunca ajuste la superficie de contacto del sello nuevo a un punto de contacto anterior. Si esto es inevitable, existen productos (casquillos o manguitos) que se pueden deslizar sobre el eje para reparar las superficies dañadas. Esto suele ser más rápido y económico que reemplazar un eje. Tenga en cuenta que será necesario ajustar el tamaño del retén de labio para el casquillo o manguito adicional.
Al instalar sellos de labio, asegúrese de que el trabajo se realice correctamente. He visto a gente instalar sellos con una herramienta de golpe para no tener que invertir tiempo extra en encontrar la herramienta adecuada. Un golpe erróneo con un martillo puede romper el material de sellado, perforar la carcasa o desplazar el sello dentro de su carcasa.
Siempre tómese su tiempo al instalar los sellos de labio y lubrique adecuadamente el eje y el sello para evitar que se desgarren o se adhieran. Además, verifique que el sello de labio sea del tamaño correcto. Debe haber un ajuste de interferencia en el orificio y en el eje. Un tamaño incorrecto puede provocar que el sello gire en el eje o se desprenda de la máquina.
Lista de verificación para inspección de los sellos de labio
- Compruebe si el elastómero está agrietado o deteriorado.
- Compruebe si hay daños en la carcasa
- Verifique que el respirador de la máquina no esté obstruido
- Revise la máquina para detectar temperaturas excesivas
- Compruebe si hay fugas de aceite alrededor del sello de labio
Mantenimiento de los sellos de labio
Para que sus sellos de labio se conserven en óptimas condiciones, mantenga el aceite limpio, fresco y seco. Cualquier contaminación en el aceite penetrará en la zona de contacto y deteriorará el eje y el elastómero. Asimismo, cuanto más caliente esté el aceite, mayor será el desgaste del sello. Los sellos de labio también deben mantenerse lo más limpios que sea posible. Pintar sobre un sello o permitir que se acumule suciedad a su alrededor puede generar un calor excesivo y degradar rápidamente el elastómero.
Causas de fallas
Si alguna vez ha extraído un sello de labio y ha visto una ranura en el eje, probablemente se deba a contaminación por partículas. Sin buenos respiradores, el polvo y la suciedad que entran en la máquina pueden dañar no solo los rodamientos y engranajes, sino también los ejes y los retenes de labio. Por supuesto, siempre es mejor excluir los contaminantes que intentar eliminarlos. Un ajuste demasiado apretado entre el retén de labio y el eje también puede crear una ranura.
El exceso de temperatura es la principal causa de fallas en los sellos. A medida que la temperatura aumenta, la película lubricante se vuelve más delgada, lo que resulta en condiciones de funcionamiento en seco. Las temperaturas elevadas también pueden provocar grietas o ampollas en el elastómero. La vida útil de los sellos de nitrilo se reduce a la mitad por cada aumento de temperatura de 30 °C.
El nivel de aceite puede ser otro factor que afecte la vida útil de un sello de labio si es demasiado bajo. En este caso, el sello se endurecerá y no podrá adaptarse el eje, lo que provocará fugas.
Las bajas temperaturas pueden provocar la fragilización de los sellos. Seleccionar el lubricante y el material de sellado adecuados puede ser útil en ambientes más fríos.
Los sellos también pueden fallar debido a la excentricidad del eje. Esto puede deberse a desalineación, desbalanceo del eje e imprecisiones de fabricación, entre otros. Los diferentes elastómeros toleran distintos grados de excentricidad. Añadir un resorte toroidal ayudará con cualquier descentramiento que se pueda medir.
La presión excesiva es otra posible causa de falla del sello de labio. Si alguna vez ha pasado cerca de una bomba o caja de engranajes y ha notado una fuga de aceite por el sello, es posible que el reservorio se haya presurizado en exceso y haya perdido la resistencia necesaria. Esto puede deberse a respiradores obstruidos o reservorios sin ventilación. Las aplicaciones con presiones más altas deben emplear un diseño de sello especial.
Cómo inspeccionar un sello de labio
Al inspeccionar los sellos de labio, es importante buscar si el elastómero está deteriorado o agrietado. Esto indica que el calor es un problema. Verifique también que el sello de labio siga en su lugar. He visto algunas bombas con el sello instalado incorrectamente. Al arrancar, la vibración y el movimiento hicieron que el sello se saliera del orificio y girara sobre el eje.
Cualquier fuga de aceite alrededor del sello debe ser una señal de alerta para investigar más a fondo. Los sellos desgastados pueden causar fugas, obstrucciones en los respiradores o daños en los rodamientos que permiten el movimiento radial.
Al analizar cualquier falla del sello de labio, observe el sello, el eje y el orificio. Al inspeccionar el eje, generalmente se observará una zona de contacto o desgaste donde se deslizaba el sello de labio. Esto se verá como una marca negra donde el elastómero se ha transferido al eje.
Recuerde que, para mantener sus sellos de labio en buen estado de funcionamiento, es fundamental realizar el mantenimiento del reservorio. Cubra todos los sellos antes de pintar, mantenga el nivel de aceite adecuado, asegúrese de que los enfriadores de aceite funcionen correctamente y seleccione el diseño y el material de sello adecuados. Si es proactivo al reconstruir e instalar las máquinas, puede darles a sus sellos de labio y maquinaria una oportunidad de sobrevivir.
Garrett Bapp, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América