Durante mis viajes a varias plantas a lo largo de los Estados Unidos, a menudo pregunto sobre la mejor forma de mantener los contaminantes fuera de la máquina. Normalmente comienzo con el lubricante cuando es recibido y cómo es manejado a través de la planta hasta que es colocado en servicio. Es en este punto donde se genera la función de limitar el ingreso de contaminantes.

Simples modificaciones en los respiradores y visores de nivel pueden tener beneficios, sin embargo, los sellos en los ejes juegan también un papel muy importante. Los sellos de laberinto son dispositivos comunes para la exclusión de contaminantes, y cuando se mantienen adecuadamente, influyen positivamente en la confiabilidad de los componentes donde han sido instalados.

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Tabla 1 – Comparación de diferentes materiales usados en la fabricación de sellos (Ref. Seal & Survive, Seal School Handbook)

La función de un sello es multifacética. No sólo está instalado en una máquina para evitar que ingresen las partículas y los contaminantes externos, sino que también debe mantener dentro de la máquina lo que está en su interior – aceite, fluidos de proceso o de barrera. Un estudio realizado por Exxon-Mobil mostró que la cantidad de aceite que se pierde por sellos defectuosos es cuatro veces el volumen de la máquina. La necesidad de minimizar las fugas para prolongar la vida en servicio de la máquina es hoy día un elemento muy crítico, dada las demandas de confiabilidad y las penalizaciones por un incremento en la ocurrencia de fallas.

Los sellos de labio estándar limitan el ingreso de ciertos contaminantes y restringen algunas fugas, pero están propensos a fallar, especialmente en sistemas a alta presión o condiciones ambientales extremas. Un factor limitante en este tipo de sellos es el material con que están fabricados, teniendo cada elastómero utilizado sus fortalezas y debilidades.

El concepto básico de los sellos de laberinto es que están hechos para reducir el ingreso de contaminantes, no sólo restringiendo las tolerancias a través de las cuales las partículas pueden ingresar, sino creando áreas de flujo turbulento para excluir los contaminantes. Este tipo de dispositivo proporciona una mejor exclusión de partículas y menos fugas de lubricante que los sellos de labio estándar, los cuales están en contacto con el eje, rozando su superficie durante la operación.

Sellos de labio vs. sellos de laberinto

Los sellos en los ejes deben ser seleccionados y mantenidos correctamente. Algunos realizan un buen trabajo reteniendo el aceite o la grasa, pero en la exclusión de contaminantes su desempeño es pésimo. Los sellos de labio son un buen ejemplo, especialmente los que están colocados en dirección hacia el interior de la máquina. Estos tienden a desgastarse con el tiempo debido a que están en contacto (rozando) con el eje. Con el tiempo, dejan de funcionar correctamente desde el punto de vista de retención de aceite y exclusión de contaminantes.

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Fig. 1 – Sellos de labio            Fig. 2 – Sellos de laberinto

Por el otro lado, los sellos de laberinto no están en contacto con el eje, por lo que no se desgastan. Estos sellos son excelentes para la exclusión de contaminantes y humedad, aún en la presencia de chorros de agua en su cercanía. Así que, tanto la retención de aceite como la exclusión de contaminantes se encuentran en un nivel superior al compararlos con los sellos mecánicos y los de labio.

Por su puesto, una de las desventajas de los sellos de laberinto es que son más caros. En general, tendrá que adaptar estos a su equipo e incurrir en los costos de su instalación. Sin embargo, los sellos de laberinto tienen un ciclo de vida más largo y un mejor desempeño.

Los sellos de laberinto se construyen de múltiples piezas. Una de ellas, conocida como el estator, está fija en la máquina y permanece estacionaria. La otra pieza, llamada rotor, está adherida al eje y gira con el movimiento de éste. Las dos piezas se entrelazan para sellar efectivamente y evitar el ingreso de los contaminantes, mientras mantienen dentro de la máquina el aceite o fluido de proceso.

Estos tipos de sellos no tienen contacto, lo que significa que estas dos piezas no se tocan una con la otra. También se consideran sin fricción, ya que el rotor y el estator están separados por una pequeña tolerancia. En la mayoría de los casos, esta tolerancia puede tener un tamaño tan pequeño como 0.0076 mm (76 micrones). Esta tolerancia puede ser considerada como muy grande si la comparamos con el espesor de la película lubricante en un rodamiento (1 micrón). Sin embargo, como el camino que debe recorrer el contaminante para alcanzar realmente el rodamiento es muy sinuoso, esta tolerancia es considera adecuada.

Todos los contaminantes que tratan de entrar al alojamiento del rodamiento tienen que pasar por lo intricado del sello (laberinto) a través de vueltas y ángulos para poder llegar al rodamiento. En su camino por estas vueltas, las partículas están sometidas a la fuerza centrífuga que produce el movimiento rotacional del eje, y sólo un número muy pequeño de ellas pasan a través de toda la longitud del sello.

Hay disponibles una gran variedad de sellos de laberinto, desde los fabricados de bronce y acero inoxidable, hasta los hechos de plásticos. La fabricación de los sellos puede ser diferente entre las marcas del mercado, donde algunos utilizan imanes y otros simplemente o-rings para proporcionar el sello necesario entre la carcasa y el eje. Sin embargo, todos funcionan bajo el mismo principio y deben ser instalados correctamente para que realicen un trabajo adecuado.

Cuando se analicen opciones para incrementar la confiabilidad y minimizar las fallas de los rodamientos, evalúe primero los sellos que están en uso. En áreas de una alta contaminación con partículas o de lavado a presión, los sellos de laberinto pueden ayudar a controlar el ingreso de estos contaminantes y prolongar la vida de la máquina. Con una lubricación adecuada y dispositivos de exclusión de contaminantes, muchos rodamientos pueden alcanzar su vida de diseño.

Referencias

EG&G Sealol, “Seal & Survive,” Seal School Handbook, Revision 3.

Fitch, J.C., Scott, R., & Leugner, L. (2012), “The Practical Handbook of Machinery Lubrication – Fourth Edition.”

Inpro/Seal, “Bearing Isolators.”

Maintenance Technology (1991), “Beyond Predictive Maintenance.”

Neale, M.J., “Drives & Seals: A Tribology Handbook.”

Wes Cash, Noria Corporation. Traducido por Francisco J. Páez Alfonzo, Noria Latin America
Publicado en Machinery Lubrication (8/2013)