Com es classifiquen els segells mecànics?

Els segells mecànics tenen un paper crucial en la funcionalitat i la longevitat dels equips rotatius, actuant com a pedra angular per contenir fluids dins dels sistemes on un eix giratori passa a través d'una carcassa estacionària. Reconeguts per la seva eficàcia en la prevenció de fuites, els segells mecànics són una part integral de diverses aplicacions industrials que van des de bombes fins a mescladors. La seva classificació és matisada i es basa en nombrosos paràmetres que inclouen característiques de disseny, materials utilitzats i condicions operatives, per anomenar-ne només alguns. Aquest article aprofundeix en les complexitats de la classificació dels segells mecànics, proporcionant distincions clares entre els tipus disponibles i il·luminant com cadascun s'adapta a funcions específiques. Per als enginyers i professionals de la indústria que busquen aprofundir en la seva comprensió d'aquests components o per a aquells que seleccionen un segell adequat per a les seves necessitats, una exploració en aquesta àrea serà indispensable. Descobreix amb nosaltres l'intricat món dels segells mecànics mentre naveguem per les seves variades classificacions i les implicacions que cadascuna té per a les operacions industrials.

Classificació per característiques de disseny

Segells mecànics tipus empenyedor

Els segells mecànics són components crítics en diversos equips industrials, que garanteixen la contenció de fluids i eviten les fuites. Una categoria clau dins d'aquests segells són els segells mecànics de tipus empenyedor. Aquests segells es caracteritzen per la seva capacitat de mantenir el contacte amb les cares del segellat a través d'un element de segellat secundari dinàmic, normalment una junta tòrica o una junta en V. El que distingeix els segells de tipus empenyedor d'altres és la seva naturalesa adaptativa; compensen el desgast i la desalineació durant el funcionament "empenyent" el segellat secundari al llarg de l'eix o el màniga per mantenir la integritat del segellat.

Un dels seus avantatges és la capacitat d'ajustar-se al desgast de la cara i a les variacions de la pressió de la cambra de segellat sense perdre eficàcia. Aquesta ajustabilitat els fa adequats per a aplicacions on aquests canvis són habituals, millorant la vida útil i la fiabilitat dels equips.

Tanmateix, una limitació inherent és que, en condicions d'alta pressió, hi ha el risc que el segell secundari s'extrudeixi a l'espai entre l'eix i les parts fixes de la carcassa de la bomba si no està dissenyat o suportat correctament.

Per tant, els segells mecànics de tipus empenyedor ofereixen un equilibri entre adaptabilitat i durabilitat en aplicacions moderades, però requereixen una consideració acurada en escenaris d'alta pressió per garantir un rendiment i una seguretat continus.

Segells mecànics de tipus sense empenyidor

Els segells mecànics de tipus sense empenyidor són una categoria diferent de solucions de segellat que funcionen sense l'ús d'elements de segellat secundaris dinàmics que es moguin axialment al llarg de l'eix o el màniga per mantenir el contacte de la cara del segellat. Aquests segells estan dissenyats per compensar qualsevol desgast i desalineació mitjançant la flexibilitat inherent del seu disseny, que sovint inclou components com manxes o altres estructures elàstiques.

En els segells sense empenyiment, la integritat del segellat es manté gràcies a l'elasticitat de la unitat de manxa en lloc d'un mecanisme extern que empeny les cares del segellat juntes. Aquesta característica els permet adaptar-se eficaçment al joc axial i a la desviació sense transferir càrregues excessives a les cares del segellat, la qual cosa porta a un segellat més consistent i fiable en diferents condicions operatives.

Aquests tipus de segells són particularment beneficiosos en situacions on minimitzar la fricció i el desgast és vital, ja que no hi ha cap junta tòrica dinàmica que pugui causar enganxament o abrasió a l'eix o al màniga. També ofereixen avantatges significatius pel que fa a evitar la contaminació, ja que no atrapen les restes tan fàcilment entre les peces mòbils, cosa que és crucial en indústries on la puresa és una prioritat.

L'absència d'un mecanisme tipus empenyidor fa que aquesta classe de segells mecànics sigui una opció ideal per a aplicacions d'alta velocitat i aquelles que impliquen fluids corrosius o d'alta temperatura que podrien degradar les juntes tòriques o els components de falca més tradicionals. La resistència estructural contra condicions dures fa que els segells mecànics sense empenyidor siguin indispensables en moltes operacions industrials modernes.

Segells equilibrats

En l'àmbit dels segells mecànics, els segells equilibrats destaquen per la seva capacitat avançada de distribuir uniformement les forces hidràuliques a través de les cares del segellat. A diferència dels segells desequilibrats, que tendeixen a patir una càrrega frontal més elevada i, per tant, només poden suportar variacions de pressió limitades, els segells mecànics equilibrats estan dissenyats específicament per gestionar les altes pressions de manera eficient. Això s'aconsegueix modificant la forma o la geometria del segellat de manera que permeti igualar la pressió a banda i banda de la interfície de segellat.

Aquest equilibri minimitza la deformació induïda per la pressió de les cares de segellat, allargant així la seva vida útil en reduir la generació excessiva de calor i el desgast. També permet un rang de funcionament més ampli per a temperatures i pressions de fluids. Com a resultat, els segells mecànics equilibrats solen ser més fiables i versàtils en aplicacions exigents. Es seleccionen en funció de la seva destresa per adaptar-se a moviments axials i radials significatius dins dels equips de bombament, mantenint alhora un rendiment de segellat impecable.

Mentre es parla d'aquest tema, es fa evident que l'elecció entre tipus equilibrats i desequilibrats depèn en gran mesura de les especificitats de l'aplicació, com ara les limitacions de pressió, les característiques del fluid i les restriccions mecàniques. Els segells equilibrats fan una feina exemplar en entorns difícils on la fiabilitat sota tensions tèrmiques i de pressió importants no només és preferible, sinó essencial per a l'èxit operatiu.

Segells desequilibrats

Els segells mecànics desequilibrats són un disseny fonamental on les cares del segell estan exposades a la pressió total de la bomba o del dispositiu que protegeixen. Aquests segells funcionen permetent que una cara, generalment unida a l'eix giratori, premi contra una cara estacionària amb un mecanisme de ressort que aplica força per mantenir el contacte. La pressió del sistema contribueix a aquesta força, però també pot esdevenir perjudicial si supera certs límits; una pressió excessiva pot causar deformació o desgast excessiu a les cares del segell.

La característica principal d'un segell desequilibrat és que la força de tancament augmenta proporcionalment amb la pressió del fluid. Tot i que són eficients en aplicacions de baixa pressió, els segells desequilibrats tenen limitacions definides: quan treballen en condicions d'alta pressió, poden tenir problemes de fiabilitat a causa de l'augment de les fuites i la reducció de la vida útil en comparació amb altres dissenys.

Les aplicacions ideals per als segells mecànics desequilibrats es troben normalment en entorns on les pressions són moderades i no fluctuen àmpliament. A causa del seu disseny més senzill i la seva rendibilitat, continuen sent freqüents en diverses indústries per a nombroses necessitats diàries de segellat de maquinària. A l'hora d'especificar un segellat desequilibrat, cal tenir en compte acuradament les condicions de funcionament com la pressió, la temperatura i la naturalesa del fluid que es segella per garantir un rendiment i una longevitat òptims.

Classificació per disposició i configuració

Segells mecànics d'acció simple (d'acció)

En l'àmbit de les solucions de segellat industrial, elsegell mecànic únices presenta com un component crític dissenyat per evitar fuites de fluids d'equips rotatius com ara bombes i mescladors. Aquest tipus de segell es coneix comunament com a segell mecànic de "simple efecte" o simplement "individual", a causa del seu disseny que presenta una combinació de cares de segellat.

Una característica principal dels segells mecànics individuals és que tenen una cara estacionària i una altra giratòria. Aquestes cares es pressionen juntes mitjançant molles, ja sigui una sola molla o diverses molles petites, i formen la interfície de segellat principal que impedeix que el fluid s'escapi a través de la zona de l'eix de la bomba.

Els segells mecànics individuals s'utilitzen àmpliament en aplicacions on el fluid de procés no és excessivament agressiu o perillós. Funcionen bé en condicions menys exigents i proporcionen una opció econòmica per als requisits de segellat, garantint la fiabilitat amb unes necessitats de manteniment mínimes.

La selecció del material per a ambdues cares és essencial per a la compatibilitat amb el medi que es manipula, la longevitat i l'eficàcia. Els materials comuns inclouen carboni, ceràmica, carbur de silici i carbur de tungstè, entre d'altres. Els components de segellat secundaris solen incloure elastòmers com NBR, EPDM, Viton® o PTFE utilitzats en diverses configuracions per adaptar-se a diferents condicions de servei.

A més, aquesta classe de segells ofereix procediments d'instal·lació senzills. A causa de la seva simplicitat de disseny en relació amb els conjunts de segells múltiples més complexos, els segells mecànics individuals requereixen menys espai dins de la carcassa de l'equip; aquesta compacitat pot ser avantatjosa en la modernització d'equips més antics o en entorns amb restriccions espacials.

Tanmateix, atès que els segells individuals només proporcionen una barrera entre els fluids del procés i l'atmosfera sense cap sistema tampó, poden no ser adequats per a aplicacions d'alt risc que impliquin fluids tòxics o altament reactius on esdevenen imprescindibles mesures de seguretat addicionals.

Encara prevalents en nombroses indústries a causa, generalment, de l'eficiència en costos i l'adequada idoneïtat del rendiment per a una àmplia gamma d'aplicacions estàndard, els segells mecànics d'acció simple representen una solució fonamental en molts processos d'enginyeria. Amb una selecció adequada adaptada a les condicions específiques i unes pràctiques de manteniment adequades que s'adhereixen de manera consistent al llarg del temps, aquests mecanismes de segellat poden oferir un funcionament fiable alhora que mitiguen els riscos associats a les fuites de fluids.

Segells mecànics de doble acció

Els segells mecànics de doble acció (d'acció), també coneguts com a segells mecànics duals o tàndem, estan dissenyats per gestionar aplicacions de segellat exigents on els segells individuals són inadequats. Proporcionen una capa addicional de seguretat contra fuites i s'utilitzen normalment en processos que impliquen fluids perillosos, tòxics o cars on la contenció és crítica.

Aquests segells consten de dues cares de segellat col·locades esquena contra esquena o cara a cara, depenent de la seva funció i els requisits de disseny. L'espai entre els dos conjunts de cares de segellat sol estar lubricat i controlat per un fluid tampó o un sistema de fluid de barrera. Aquest fluid pot estar pressuritzat o no pressuritzat segons les necessitats de l'aplicació i actua com a lubricant alhora que serveix com una altra capa de prevenció de fuites.

L'avantatge dels segells mecànics dobles és la seva capacitat per evitar que el fluid del procés s'alliberi al medi ambient. En cas que el segell primari falli, el segell secundari pren el relleu per mantenir la contenció fins que es pugui dur a terme el manteniment. A més, aquests segells poden funcionar sota diferencials de pressió extrems i es veuen menys afectats per vibracions i desalineacions de l'eix en comparació amb els segells individuals.

Els segells mecànics dobles requereixen sistemes auxiliars més complexos per controlar l'entorn entre els dos segells, com ara un dipòsit, una bomba, un intercanviador de calor i, sovint, un interruptor de nivell o un indicador si s'utilitzen fluids de barrera. El seu disseny els permet gestionar situacions amb majors preocupacions de seguretat, però requereix una comprensió profunda dels procediments d'instal·lació i les pràctiques de manteniment. Malgrat aquesta complexitat, la fiabilitat dels segells mecànics dobles en condicions extremes els fa indispensables en molts sectors industrials com el processament químic, la producció de petroli i gas i la fabricació farmacèutica.

Classificació per tipus de maquinària

Segells de diafragma de goma

Els segells de diafragma de goma representen una categoria diferent en la classificació dels segells mecànics segons el tipus de maquinària per a la qual estan dissenyats. Aquests segells s'utilitzen predominantment on prevalen condicions de baixa pressió i temperatura, cosa que els fa ideals per a aplicacions generals i no agressives de segellat de fluids.

La principal característica que diferencia els segells de diafragma de goma d'altres tipus és l'ús d'un diafragma elàstic, generalment fet de goma o materials similars a la goma, que permet flexibilitat i compensa variacions com ara la desalineació entre les cares de segellat o el desgast. Aquest diafragma flexible està fixat a la part giratòria del conjunt i es mou axialment per mantenir el contacte amb la cara estacionària creant un segellat dinàmic sense recórrer a mecanismes complexos.

A causa de la seva simplicitat i elasticitat, els segells de diafragma de goma són adequats per a situacions en què altres tipus de segells es veurien obstaculitzats per moviments o distorsions dins de la maquinària. La seva capacitat per adaptar-se a les irregularitats no només garanteix una millor integritat del segell, sinó que també millora la longevitat i la fiabilitat. Normalment es troben en bombes, compressors i equips rotatius, aquests segells ofereixen facilitat d'instal·lació i manteniment, cosa que augmenta encara més el seu atractiu pràctic.

Cal tenir en compte que, si bé aquestes característiques fan que els segells de diafragma de goma siguin versàtils, el seu rang d'aplicació està limitat per les propietats de l'elastòmer utilitzat. Variables com la compatibilitat química, la rigidesa, les toleràncies de temperatura i l'envelliment en diferents condicions ambientals són determinants crítics per a l'eficàcia i la vida útil d'aquests segells.

En resum, els segells de diafragma de goma proporcionen una solució funcional adaptada a aplicacions de maquinària específiques on l'adaptabilitat a les variacions juga un paper important per mantenir un segellat eficaç contra les fuites de fluids i, alhora, preservar el rendiment de l'equip.

Segells de manxa de goma

Els segells de manxa de goma són un tipus de segell mecànic que serveix per contenir fluids dins d'equips rotatius, com ara bombes i mescladors. Aquests segells incorporen un element de manxa de goma elàstica que proporciona la flexibilitat per adaptar-se a la desalineació de l'eix, la deflexió i el joc axial. El principi de disseny d'un segell mecànic de manxa de goma gira al voltant de l'ús de la manxa com a molla per mantenir el contacte frontal i també com a component de segellat dinàmic.

La flexibilitat inherent de les manxes compensa les variacions en el moviment axial sense exercir una tensió excessiva sobre les cares del segellat, cosa que és crucial per mantenir la integritat de la superfície de segellat durant el funcionament. A més, aquestes juntes eliminen la necessitat de molles externes que es poden obstruir amb contaminants del fluid del procés; per tant, són particularment beneficioses en aplicacions que impliquen fangs o fluids amb partícules sòlides.

Pel que fa a la durabilitat, els segells de manxa de goma mostren una resistència lloable contra nombrosos productes químics a causa de la seva compatibilitat amb diversos materials elastomèrics. Per tant, a l'hora de seleccionar un segell de manxa de goma per a aplicacions específiques, és imprescindible tenir en compte tant la compatibilitat química com les temperatures de funcionament.

El seu disseny senzill sol incloure menys peces en comparació amb altres tipus de segells mecànics, cosa que tendeix a reduir les fallades causades per errors de muntatge o condicions operatives complexes. Aquesta simplicitat també contribueix a la facilitat d'instal·lació i a la rendibilitat, ja que no hi ha moltes peces complexes que requereixin una alineació o un ajust precís.

En resum, els segells de manxa de goma destaquen per la seva funcionalitat adaptable i el seu rendiment robust en diversos entorns que impliquen problemes de desalineació o fluids carregats de partícules. La seva capacitat per abordar dinàmiques operatives variables sense sacrificar la fiabilitat del segellat els converteix en una opció exemplar en diverses aplicacions industrials que exigeixen solucions eficients de contenció de fluids.

Segells muntats amb junta tòrica

Els segells muntats amb junta tòrica són un tipus de segellat mecànic que utilitza una junta tòrica com a element de segellat principal. Aquesta junta tòrica es munta normalment al diàmetre exterior del segellat i està dissenyada per proporcionar la força de segellat necessària mitjançant la interacció entre dos components. Aquests segells són habituals en una varietat de maquinària on hi ha pressions moderades a altes, i han de ser capaços de suportar diversos ambients químics i temperatures.

La junta tòrica d'aquests segells es pot fabricar amb una varietat de materials elastomèrics, com ara nitril, silicona o fluoroelastòmers, cadascun seleccionat en funció de la compatibilitat amb el fluid que es segella i les condicions de funcionament. La versatilitat de l'elecció del material per a les juntes tòriques permet solucions personalitzades adaptades a requisits industrials específics.

En l'aplicació, els segells muntats amb junta tòrica ofereixen diversos avantatges respecte a altres tipus de segells. Normalment ofereixen una instal·lació més fàcil a causa del seu disseny senzill. Les capacitats de segellat efectives les proporciona la junta tòrica elastomèrica, que s'adapta bé a les imperfeccions de la superfície, oferint un rendiment fiable fins i tot sota pressions i temperatures variables. La naturalesa dinàmica dels segells muntats amb junta tòrica els fa adequats per a aplicacions d'eix rotatiu on es pot produir un moviment axial.

El seu ús es troba sovint en bombes, mescladors, agitadors, compressors i altres equips on l'espai radial és limitat però cal un rendiment de segellat fiable. Els procediments de manteniment solen implicar la substitució directa de les juntes tòriques desgastades, cosa que contribueix a la seva popularitat per mantenir l'eficiència operativa i minimitzar el temps d'inactivitat dins de les instal·lacions que depenen del funcionament continu de la maquinària.

En general, aquesta classificació de segells mecànics juga un paper crucial per garantir la contenció de fluids i prevenir fuites que podrien causar pèrdues econòmiques i possibles riscos per a la seguretat en les indústries de procés.

En conclusió

En el complex món dels segells mecànics, hem viatjat a través d'un laberint de classificacions, cadascuna dissenyada per satisfer requisits de segellat i condicions operatives específiques. Des de la simplicitat dels segells de cartutx fins a la robustesa dels segells de mescladors i agitadors, des de la precisió dels segells equilibrats fins a la resistència dels desequilibrats, i des de configuracions simples fins a dobles, la nostra exploració ha revelat que hi ha un segell adequat per al batec de cada màquina.

Tan variades com siguin les aplicacions que serveixen, els segells mecànics actuen com a sentinelles contra les fuites, protegint tant la maquinària com el medi ambient amb la seva fortalesa dissenyada. Tant si estan sota una pressió immensa com a mercè de substàncies corrosives, aquests segells demostren que la classificació va més enllà de la mera taxonomia: es tracta d'acoblar el múscul a la missió.

Si les vostres màquines són l'essència de les vostres operacions, triar el segell correcte és imprescindible per mantenir-ne la salut i l'eficiència. Protegiu la integritat del vostre equip amb una armadura feta a mida: trieu un segell mecànic que s'adapti directament a les vostres necessitats.