Conversación con el Fundador

Descubriendo los Secretos para Sellos Mecánicos de Larga Duración

En el sistema operativo de equipos industriales, los sellos mecánicos actúan como héroes silenciosos: protegen discretamente los extremos del eje de equipos de transporte de fluidos. Deben evitar fugas de medios para garantizar la seguridad en la producción y reducir las pérdidas por fricción para mejorar la eficiencia energética. Este componente aparentemente pequeño está directamente vinculado al funcionamiento estable de sectores industriales clave como el procesamiento químico, la energía y el tratamiento de aguas. Su nivel técnico incluso se considera un indicador clave de la precisión y sofisticación de la fabricación de equipos.

El Sr. Tong Hanquan, fundador de Jiangsu Golden Eagle Fluid Machinery Co., Ltd., ha dedicado 50 años a este campo desde 1976. A través de décadas de perseverancia, ha sido testigo del recorrido completo de las sellos mecánicos nacionales, que evolucionaron desde la imitación hasta la innovación independiente. Hoy hemos invitado al presidente Tong para explorar la eficacia de los sellos mecánicos —desde los principios fundamentales hasta la experiencia práctica— desvelando los «secretos de longevidad» de este componente crítico.

Reportero : Presidente Tong, con cinco décadas en la industria de sellos mecánicos, ha sido testigo de su desarrollo y transformaciones. Comenzando por lo básico, ¿cuál es el factor más importante para prolongar la vida útil de los sellos mecánicos cuando operan en medios líquidos?

Presidente Tong : En última instancia, todo se reduce a mantener la película líquida. Entre las superficies de fricción de los anillos dinámico y estacionario en un sello mecánico, una película líquida formada por el medio proporciona lubricación esencial. Esta película actúa como una capa protectora; sin ella, o si se vuelve inestable, el sello fallará rápidamente. En Golden Eagle, priorizamos la estabilidad de la película líquida como un indicador fundamental en todos nuestros procesos de diseño y producción.

Reportero : ¿Cuáles son los diferentes estados de lubricación entre estas superficies de fricción, y cómo afectan la vida útil del sello?

Presidente Tong : Según nuestra práctica e investigación, existen cuatro estados principales:

Fricción Seca : El peor escenario, en el que ningún líquido ingresa a la superficie de fricción; solo quedan polvo y capas oxidadas. Esto provoca generación inmediata de calor, desgaste y fugas rápidas. A principios de mi carrera, encontré muchos casos en los que una instalación incorrecta provocó fricción seca, causando pérdidas significativas

Lubricación Límite : En teoría, las superficies de sellado nunca son perfectamente lisas. Lo que parece plano aún tiene microscópicos picos y valles. Cuando el fluido o medio de sellado entra en el espacio bajo presión, llena los valles pero no los picos. Los valles se benefician de la lubricación, pero los picos experimentan contacto directo y fricción, lo que provoca un desgaste moderado y generación de calor.

 

Lubricación semilíquida : Este es el estado ideal. Al crear "macrodimples" en las caras extremas mediante ranurado, se mantiene una película líquida delgada pero estable. Esto reduce el coeficiente de fricción y garantiza un sellado eficaz.

 

Lubricación completa por fluido : Aunque parezca ideal al no haber fricción, la brecha excesivamente grande provoca fugas, lo que la hace contraproducente.

Reportero : Parece que la lubricación semilíquida es el estado ideal a alcanzar. ¿Qué factores deben considerarse para lograrlo?

Presidente Tong : Es esencial un enfoque integral. Las propiedades del medio son fundamentales; por ejemplo, los medios de alta viscosidad forman películas líquidas más fácilmente que los de baja viscosidad. La presión, la temperatura y la velocidad de deslizamiento también son factores críticos: una presión excesiva puede romper la película líquida, las altas temperaturas pueden vaporizar el medio y las altas velocidades pueden intensificar el calor por fricción.

En Golden Eagle, realizamos cálculos detallados de estos parámetros durante los procesos de selección de clientes. Además, deben optimizarse factores como el ajuste de la presión en la cara de trabajo, el diseño de la estructura de lubricación y la precisión del mecanizado de las superficies de fricción. Por ejemplo, si bien antes se consideraba aceptable una rugosidad superficial de Ra0,8, nuestro rectificado de precisión ahora alcanza Ra0,02, mejorando significativamente la retención de la película líquida.

Reportero : Usted mencionó las estructuras de lubricación; hemos escuchado que Golden Eagle tiene una gran experiencia técnica para mejorarlas. ¿Podría ampliar esa información?

Presidente Tong : Absolutamente. El diseño estructural es una de nuestras competencias principales.

Caras extremas excéntricas : Al desplazar ligeramente el centro del anillo móvil o fijo respecto al eje, durante la rotación se "arrastra" el lubricante hacia la superficie de fricción. Sin embargo, el grado de excentricidad debe ser preciso: un desfase excesivo provoca desgaste irregular bajo alta presión, y a altas velocidades se requiere un diseño cuidadoso para evitar vibraciones causadas por fuerzas centrífugas. Aprendimos esto por experiencia propia con sellos para bombas químicas en etapas iniciales, resolviéndolo posteriormente mediante análisis por elementos finitos.

Ranurado de caras extremas : En condiciones de alta presión y alta velocidad, el ranurado mitiga eficazmente la interrupción de la película líquida causada por el calor friccional. La colocación de las ranuras es crítica: para sellos presurizados externamente, las ranuras deben estar en el anillo estacionario para evitar que los contaminantes ingresen; para sellos presurizados internamente, es preferible el anillo dinámico, ya que la fuerza centrífuga expulsa los contaminantes. La forma, cantidad y profundidad de las ranuras también son importantes: demasiadas o demasiado profundas aumentan las fugas. Nuestras ranuras en forma de cuña han mejorado la eficiencia de lubricación en un 30 % en comparación con diseños rectangulares anteriores.

 

Lubricación hidrostática : Esto implica el uso de una fuente de fluido independiente (por ejemplo, una bomba hidráulica) para suministrar lubricante presurizado directamente a la superficie de fricción, proporcionando tanto lubricación como resistencia frente a la presión del medio. Este diseño se utiliza comúnmente en reactores de alta presión.

Reportero : ¿Son más complejos los desafíos de lubricación para sellos mecánicos en medios gaseosos?

Presidente Tong : De hecho, son más difíciles. Estas condiciones suelen implicar lubricación insuficiente, problemas de disipación de calor y susceptibilidad a fugas, lo que requiere diseños especializados para garantizar un funcionamiento estable. Normalmente utilizamos sellos de gas secos, que emplean patrones de ranuras a nivel micrométrico (por ejemplo, espirales o ranuras en T) para generar efectos hidrodinámicos, comprimiendo el gas en una película ultradelgada (aproximadamente 3–5 μm) para operar sin contacto. En un proyecto de modernización para un fabricante de compresores de gas, este enfoque extendió la vida útil del sello de 3 a 18 meses.

Reportero : ¿Detrás de estas innovaciones hubo muchas experiencias de prueba y error?

Presidente Tong : Absolutamente. En la década de 1980, mientras trabajábamos en sellos para bombas de refinería, experimentamos con ranurado en la cara de extremo. Inicialmente, demasiadas ranuras causaban fugas excesivas; muy pocas resultaban en fricción seca. Se necesitaron más de 20 intentos para encontrar los parámetros óptimos. Hoy en día, los ingenieros jóvenes se benefician de las simulaciones por computadora, lo que reduce gran parte del trabajo basado en suposiciones. Sin embargo, siempre enfatizo que el vacío entre los datos de laboratorio y las condiciones reales debe cerrarse mediante la experiencia práctica. Por eso Golden Eagle ha mantenido una posición sólida en la industria: valoramos tanto la teoría como la práctica.

La discusión de hoy con el Presidente Tong, desde los principios de la lubricación por película líquida hasta los diseños estructurales que mejoran la lubricación, ha revelado la lógica subyacente detrás de la durabilidad de los sellos mecánicos. En la próxima entrevista, el Presidente Tong profundizará en aplicaciones prácticas, explorando estrategias de selección y medidas de prevención de fallos para sellos mecánicos en diversas industrias, incluyendo procesamiento químico, farmacéutica, refinación de petróleo y nuevos materiales. ¡No se lo pierda!