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Mantenimiento de Bombas Centrifugas

Dispositivos de Sellado

Empaquetaduras de Compresión ( Packing Compression )

Tipos de Sellado en Equipos * Sellados Estáticos. * Sellados Dinámicos. David MAITA

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Sellado Estático Cuando las superficies por sellar no tienen ningún movimiento relativo, en el punto para ser sellado, sin considerar los movimientos imperceptibles debido a vibraciones, choques, dilataciones, etc.,los sellos típicos para este propósito son las empaquetaduras y los anillos en “O” (O’Ring).

Sellado Dinámico

Cuando existe movimiento relativo entre las superficies por sellar según sea el movimiento pueden ser : Ø Reciprocantes, cuando el movimiento es alternativo. Ø Rotativos, cuando el movimiento es giratorio. Ø Helicoidal, cuando se combinan los movimientos reciprocantes y rotativos. David MAITA

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¿Por qué Usar Empaquetaduras de Compresión? Para prevenir o reducir el paso de un fluido ( cualquiera que sea, gases, líquidos o partículas sólidas) entre dos superficies. El control de las pérdidas de fluidos es esencial para la correcta operación de equipos mecánicos e instalaciones utilizados en el manejo de fluidos. Se utilizan varios métodos para controlar las fugas en ejes de equipos rotativos, vástagos de válvulas y otras partes funcionales de equipos que requieren del confinamiento de líquidos o gases. David MAITA

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Comparación entre un Sello Mecánico y Empaquetadura

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¿Como Trabajan las Empaquetaduras? Las empaquetaduras de compresión utilizadas en bombas, ya sean de servicio rotatorio o alternativo, normalmente dependen para su lubricación de una película de fluido entre la superficie de la parte móvil del equipo y la empaquetadura. Las fuentes de esta película de fluido pueden ser: Ø Lubricantes integrados (líquidos, sólidos o en combinación). Ø Fugas del medio bombeado. Ø Fuente externa. David MAITA

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Elementos de Sellado 1. Tuerca 2. Prensa estopas

3. Empaquetaduras 4.Linterna

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¿Como funciona a plena Carga? G Hay calor causado por la fricción entre el eje y la empaque. G Demasiado calor usualmente dañará la empaquetadura antes de dañar el eje.

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¿Como funciona a plena Carga? G El líquido o fluido que se está bombeando es un lubricante, este estará en condiciones de lubricar la empaquetadura y el eje.

G El líquido, flujo o producto escapará si la presión de la bomba es mayor que la presión externa. David MAITA

Descarga

Succión 8

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Las empaquetaduras para bombas deberán estar en condiciones de soportar 1. El eje en movimiento el cual crea calor, fricción y desgaste. 2. Ataques corrosivos provenientes del liquido o producto que se esta bombeando. 3. La presión de la bomba o de prensaestopas. 4. La variación de temperatura en la caja de estopas. David MAITA

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Anillo de Cierre Hidráulico ó Linterna

Es una conexión externa será de lubricación forzada dentro de la caja de estopa a la linterna a través del agujero roscado. David MAITA

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La empaquetadura esta separada en el medio por la Linterna (también llamado anillo del sello).

Hay una conexión roscada desde la parte exterior de la caja de estopas dirigidas hacia la linterna. David MAITA

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FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE EMPAQUETADURAS 1. pH del Fluido 2. Temperatura del Fluido 3. Presión 4. Velocidad del Eje 5. Instalación David MAITA

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1. Punto de Acidez

Se debe conocer la temperatura y el pH del fluido si desea seleccionar el mejor material para la empaquetadura. David MAITA

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1. pH del Fluido

RELACION CONCENTRACION DE IONES ”H” o “OH” A LA DEL AGUA PURA Valor pH 0 Máximo Ácido 1 Ácido Severo 1’000,000 Lado Ácido 2 100,000 Exceso de Iones “H” 3 10,000 “ 4 Ácido Débil 1,000 “ 5 100 “ El factor pH es una 6 10 “ medida numérica de 7 Neutro (Agua Destilada) 1 (Neutro) la intensidad o 8 Cáustico Débil 10 severidad de un 9 100 ácido o un cáustico. 10 1,000 11 Cáustico Severo 10,000 Lado Alcalino 12 100,000 (Exceso de Iones “OH”) 13 1’000,000 “ 14 Máximo Cáustico David MAITA

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2. Temperatura del Fluido Todos los materiales existentes actualmente en el mercado de fabricación de empaquetaduras tienen una resistencia a la temperatura, la cual siempre es la temperatura del componente de menor resistencia que la compone. Se debe tener en cuenta siempre la temperatura del fluido más la temperatura generada por la fricción que normalmente se considera entre el rango de 50 a 60 °C. Ejemplo: Teflón-Grafito, el grafito puro soporta 430 °C en ambientes oxidantes y el teflón puro 260 °C por lo tanto la resistencia a la temperatura de esta combinación será de 260 °C. David MAITA

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Rango de temperatura

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Rango de p H

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3. Presión del Fluido La mayoría de los sistemas tienen 115 psi (8 Bares) o Menos en la línea (promedio 80 psi / 5 Bares); más de 115 psi (8 Bares) se considera alta presión.

Fórmula para Presiones en la Caja FORMULA: Donde:

PCAJA = (PD - PS ) / 4 + PS

PCAJA PS PD

Presión en la Caja de Sellado Presión de succión de la Bomba Presión de descarga de la Bomba

Nota: Únicamente para el extremo de succión de bombas centrífugas con impulsor de 17 simple etapa. David MAITA

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Fórmula para Velocidad del Eje FPM = (Pi x (Diámetro del Eje en pulgadas) x (RPM)) / 12” FPM = ((RPM) x (Diámetro del Eje en pulgadas) x 0.261) FPM = ((RPM) x (Diámetro del Eje en pulgadas))/ 4 MPS = (Pi) x (Diámetro del Eje en pulgadas) x (RPM) / 60,000 FPM = MPS / 0.005 FPM = Pi = RPM = MPS = David MAITA

Pies por minuto Adimensional 3.1416 Revoluciones por minuto Metros por segundo 18

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4. Límites de Velocidades del Eje En muchos casos se determina por ¿Cuanta fuga puede ud. Tolerar?

REGLA SOBRE FUGAS ACEPTABLES: ** 30 gotas por minuto por cada pulgada (25 mm) de diámetro del eje. Ejemplo: Eje de 2” ó 50.8 mm Cuál es la Fuga Aceptable? Solución: 2 pulg. x 30 gotas/pulg. = 60 gotas David MAITA

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5. Instalación La importancia de empacar correctamente una bomba no puede ser subestimada. Las fallas de sellado son debidas a la incorrecta instalación de la empaquetadura. Las siguientes guías han sido ideadas para asegurar la instalación efectiva de la Empaquetadura en bombas. 1. Remover toda la empaquetadura vieja de la caja de estoperos. 2. Usar siempre la sección de empaquetadura correcta o anillos preformados. David MAITA

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5. Instalación 3. Cuando se use empaquetadura en rollo o espiral, cortar siempre los anillos por separado. 4. Instalar un anillo a la vez. 5. Después de que el último anillo es instalado tomar las tuercas del prensa-estopas, apretando con los dedos levemente. 6. Arrancar la bomba y apretar las tuercas del prensaestopas hasta que el goteo sea disminuido a un mínimo tolerable. 7. Si se elimina totalmente el goteo, causará que la empaquetadura se queme, endurezca o dañe el equipo. David MAITA

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Corte siempre sobre un mandril

Importante: No sobre madera Corte Angular

Corte recto Cortes para Empaquetaduras

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¿Cuál debe ser la posición de los empaques comenzando del lado impulsor?

Lado impulsor: 1. 2. 3. Lado cople 4. David MAITA

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Tipos de Construcción de Empaquetaduras Las Empaquetaduras de Compresión se fabrican de varias formas, tamaños y construcciones a partir de diferentes materiales. 1. Trenzadas a. trenza cuadrada b. trenza sobre trenza c. trenza sobre núcleo d. inter trenzadas. 2. Torcidas 3. Envueltas, enrolladas y dobladas David MAITA

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Tipos de Construcción de Empaquetaduras 3. Envueltas, enrrolladas y dobladas 4. Extruidas o pre-moldeadas 5. Laminadas 6. A granel

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Materia Prima de las Empaquetaduras 1. Fibras Vegetales Lino, algodón, yute, ramio, lienzo, cáñamo. 2. Fibras Minerales Asbesto azul y asbesto blanco 3. Fibras Sintéticas Fibras de Teflón, suspensión de teflón, fibra de vidrio, kevlar, acrílico, Kynol. 4. Fibras de Grafito/Carbón 5. Metálicas Plomo, aluminio, inconel, SS. 6. Lubricantes Mica, escamas de grafito, grasa, cebo, disulfuro de molibdeno, grasa de ovejas, silicona, disulfuro de tungsteno, teflón, aceite. David MAITA

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Teflón El teflón debido a que tiene propiedades anticorrosivas y de lubricación, ha aumentado exitosamente su uso para empaquetaduras Es también usado en combinaciones con fibras de asbesto en donde haya un ácido severo, o un fluido cáustico corrosivo.. No es usado en temperaturas que pasen 500º F. (260ºC), debido a las limitaciones que tiene el teflón. David MAITA

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Grafito Grafito puro y laminado tienen resistencia a las más severas condiciones de calor y corrosión.

Algunos tipos nuevos pueden aún funcionar sin lubricación externa. No obstante ser más caros, resultan a menudo los más económicos en los problemas de empaquetaduras en donde existen condiciones severas. David MAITA

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Identificación: Letra + Nro del fabricante Fabricada con hilos de filamento continuo de grafito puro que contienen grafito en polvo. La alta pureza de grafito de esta trenza, le permite trabajar en condiciones máximas de velocidad y temperatura.

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Ejemplo: Condiciones para una Empaquetadura

MG-320 Empaquetadura de hilos de carbono de alta pureza, trenzados por el método diagonal; trenza apta para bombas que combinan altas condiciones de presión, temperatura y velocidad. David MAITA

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Ejemplos Descripción

Presión Temperatura

pH

Velocidad

Fabricada en PTFE e impregnada hilo a hilo con dispersión de PTFE. Trenzada en diagonal.

50 bar

-150 a 260ºC

Fabricada en PTFE sin lubricar. Trenzada en diagonal.

100 bar

-150 a 260ºC

0-14

8 m/s

0-14

4 m/s

2-12

10 m/s

Fabricada en fibra aramídica y lubricada hilo a hilo con PTFE. Trenzada en diagonal.

165 bar

-150 a 260ºC

Compuesta de fibra aramídica y PTFE. Lubricada con dispersión de PTFE. Trenzada en diagonal.

150 bar

Compuesta de fibra aramídica y fibra GFOR Trenzada en diagonal.

150 bar

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-100 a 260ºC

-100 a 260ºC

2-12

2-12

15 m/s

20 m/s 31

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MF-260 Empaquetadura fabricada con hilos PTFE con alto contenido de grafito encapsulado. El alto contenido de grafito le permite trabajar en velocidades elevadas y el PTFE, base de sus hilos, le da una gran resistencia química. Empaquetadura de extraordinaria flexibilidad y adaptabilidad. David MAITA

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Estilo 5000T – Tejido de Grafito Puro + PTFE

Estilo 5000T Grafito Flexible con Lubricante PTFE ® Temperatura Máxima: 550 ºF (290 ºC) PSI: 500 PSI FPM: 4000 (20 MPS) PH: 0-14 Construcción: Inter Trenzado (1/8 y 3/16 Trenzado) MATERIAL: Hilo de Grafito Puro Trenzado Flexible impregnado de PTFE y un lubricante inerte. La alta densidad de esta empaquetadura proporciona excelentes características de anti extrusión. USOS RECOMENDADOS: Excelente empaquetadura multi propósito para aplicaciones en mezcladores, agitadores, equipos rotativos y bombas centrífugas. David MAITA

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Medio de Refrigeración

La lubricación de tres lugares 1. Del fluido o producto que se esta bombeando. 2. De la empaquetadura misma. 3. Una fuente externa traída a través de una conexión a la linterna. David MAITA

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¿Por qué Fallan las Empaquetaduras? 1. Temperatura (Calor). 2. Condiciones de la Camisa (Bocina). 3. Presión excesiva. 4. Ataque Químico. 5. Condiciones del Equipo. 6. Tipo de Fluido. 7. Consideraciones sobre fugas aceptables. 8. Limites de Velocidad. David MAITA

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Curva de Presión Mecánica

Presión del fluido en libras por pulgada2/bares

En la curva de la presión Mecánica con 8 anillos, los primeros 5 anillos hacen la mayoría del sellado, los 3 del fondo solo realizan pequeña parte de sellado pero se necesitan para completar el espacio dado. David MAITA

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Lubricantes en las Empaquetaduras Los Lubricantes de las Empaquetaduras de compresión pueden ser utilizados como sellos en equipos de alta velocidad en los cuales se genera calor por fricción. Los Lubricantes suministran la resiliencia que permite a la empaquetadura se deforme y se recupere por ligeras deficiencias mecánicas tales como flexión. También proporcionan lubricidad entre las fibras lo cual reduce el calor por fricción y actúa como una barrera de fluido al cerrar los vacíos en las estructuras trenzadas para evitar las fugas a través de la sección transversal del empaque. Los Lubricantes pueden perderse cuando se exprimen mecánicamente, se derriten a altas temperaturas, se disuelven o se precipitan al reaccionar químicamente con los medios que están siendo bombeados. 37 David MAITA

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Tipos de Lubricantes para Empaquetaduras 1. Teflón (PTFE - Poli Tetra Fluoro Etileno) 2. Disulfuro de Molibdeno (MoS2). 3. Grafito 4. Dióxido de Titanio (TiO2) 5. Petrolato 6. Fluoro carburo 7. Silicona David MAITA

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Herramientas para desmontaje o retiro del empaque

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