En general un sello mecánico es una parte del equipo que permite conectar los sistemas o mecanismos para detener las pérdidas en una estructura que se encuentra sometida a presión.
En la industria de la manipulación de fluidos (la mayoría de las veces en relación a las bombas), el significado es mucho más acotado. Entendemos por sello mecánico al dispositivo que se utiliza para sellar ejes de bombas, mezcladores o agitadores.
La tecnología antigua consistía en empaques mecánicos. El problema con esta tecnología es que los empaques mecánicos necesitan cierto nivel de pérdidas para evitar el sobrecalentamiento y la calcinación. El empaque mecánico todavía se utiliza con frecuencia con fluidos que no son peligrosos. Las bombas para refrigeración por agua son un buen ejemplo en el que todavía se utilizan los empaques mecánicos ya que pérdidas de agua pequeñas y controlables no representan un peligro. Además de pérdidas de fluidos existen otros problemas asociados a los empaques mecánicos en las bombas:
Debido a estas razones muchas veces los empaques mecánicos se remplazan por sellos mecánicos incluso para aplicaciones que no son peligrosas. En cambio, el uso de los empaques mecánicos está prohibido si consideramos industrias peligrosas, en las que incluso una pérdida pequeña y controlable no es aceptable por razones ambientales, de seguridad o peligro de incendio. La solución en estos casos es el uso de sellos mecánicos, naturalmente.
En los sellos mecánicos la fricción más importante se produce en la dirección axial, entre las caras de los anillos de sellado, las cuales están plegadas con alta precisión. El desgaste está compensado en la dirección axial por resortes o fuelles.
La tecnología de los sellos mecánicos no es para nada nueva. Ha sido aceptada en muchas industrias por décadas. En la mayoría de los casos ha demostrado ser efectiva y confiable. La gama de diseños y materiales va desde bombas de circulación para calefacción de viviendas hasta bombas de hidrocarburos calientes a 380°C en las refinerías de petróleo o bombas para el transporte de petróleo crudo a 100 bares, y sus costos varían desde los 10 dólares hasta los 20.000 dólares o más, dependiendo de la industria y el país.
Los sellos de cada industria tendrán ciertos rasgos comunes generados a partir de la experiencia en el campo. Algunas industrias incluso han aceptado un estándar determinado que especifica los requisitos mínimos para el diseño, prueba y documentación de los sellos. La norma API 682 para la fabricación de sellos para la industria petrolera es un buen ejemplo. Los usuarios finales que especifican dichas normas en sus requerimientos de compra se benefician enormemente, ya que quedan protegidos de recibir baja calidad o diseño deficientes. Un proveedor tiene que estar aprobado por la compañía para poder proporcionarles sus productos.
La norma para sellos mecánicos API 682 especialmente, ofrece muchas características positivas para los usuarios finales en forma automática. Como mínimo tienen capacidad de presión moderada, vida útil prolongada, y no desgastan el eje en absoluto. La presión de contacto y por lo tanto la fuerza de fricción se mantienen al mínimo mediante un diseño balanceado (un sellos balanceado consume mucho menos energía y tiene menos probabilidades de sufrir sobrecalentamientos o producir la volatilización o ebullición de los fluidos entre las caras).
¿Los sellos mecánicos tienen pérdidas en condiciones normales de operación? Si, tienen pérdidas. Aunque los sellos buenos no tiene pérdidas visibles a partir de los 50 bares en adelante. A bajas presiones, cuando un sello mecánico tiene pérdidas (que pueden observarse visualmente) significa que el sello necesita ser reparado. A altas presiones (a partir de los 50 bares en adelante) todos los sellos mecánicos perfectamente normales tienen pérdidas. Los usuarios tienen que recolectar las pérdidas en forma segura.
Cabe mencionar que en la industria petrolera a menudo se utilizan los sellos de a pares, ya sea en arreglo doble o en arreglo tándem. Estos sellos necesitarán un sistema de sellado para circular fluido o gas entre las caras internas y externas. Si la presión del fluido de circulación es menor que la presión en las cámaras de sellado, se denominan fluido búfer o gas búfer, y el sello se conoce como sello mecánico en arreglo tándem. Y si la presión del fluido de circulación es mayor que la presión en las cámaras de sellado, se denominan fluido barrera o gas barrera, y el sello se conoce como sello mecánico en arreglo doble. En un sello mecánico en arreglo doble el fluido bombeado no puede tener pérdidas hacia fuera. A altas presiones habrá pequeñas pérdidas de fluido barrera hacia fuera del sello (que siempre deberán ser colectadas). Algunos fluidos barrera entrarán en las tuberías.
En definitiva, nuestro recomendación para los usuarios es la de identificar un fabricante de sellos competente para su industria en particular. Es conveniente comprobar si se necesitará el servicio postventa y cuales serían los precios de los mismos y de las partes de recambio. En algunas ocasiones los usuarios verán que las partes de recambio tienen costos superiores a los de los sellos originales.
