Daniel E. Vílchez M. Compressor Seal Specialist Sealing Support Systems COL-VEN-ECU – America Central Flowserve Colombia S.A.S. Mobile COL +57-3222184435 Phone: +57-1-8933930 (Ext. 2013)
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Sellos Mecánicos
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| Conceptos Básicos
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Introducción • Flowserve es proveedor líder en el suministro de soluciones de sellado en diversas industrias, como: Petróleo y Gas, Petroquímica, Generación Eléctrica, Agua, Minería, Pulpa y Papel, Farmacéutica e Industrias Generales entre otros. • Nuestra experiencia técnica y capacidad de respuesta para satisfacer las necesidades reales de nuestros clientes nos diferencia de nuestros competidores.
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Clasificación de Bombas BOMBAS
Desplazamiento Positivo
Alternativas
Neumáticas
Rotativas - De diafragma - De embolo - De pistón - Tornillos - Engranajes - Paletas
Energía Cinética
Centrígufas
Especiales
Regenerativas - Radiales - Axial - Diagonales
- De gas - De eyector
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Bomba Centrífuga Overhung
Carcasa
Sello Mecánico Caja de Rodamientos
Impulsor Eje Rodamientos 5 Flowserve Educational Services
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Funcionamiento de la Bomba Centrífuga
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Area del Sello en una Bomba Centrífuga
Area de Sellado
Area de Sellado
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Clasificación de Dispositivos de Sellado DISPOSITIVOS DE SELLADO
SELLOS ESTATICOS
Empaques
SELLOS DINAMICOS
Selladores
Sellos para Ejes Rotativos
Sellos para Ejes Reciprocantes Empaquetaduras
Sellos Interfaciales Sellos Axiales
Sellos Mecánicos
Sellos Radiales
Anillos de Pistón
Sellos Intersticiales Sellos Tipo Buje
Sellos de Laberinto
Sellos de Empaquetaduras Anillos Labios Segmentados
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Tecnologías disponible para sellado
Empaquetadura Sello Mecánico
Sello Laberinto Flowserve Educational Services
Sello de Labio
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Empaquetadura
Brida Ajuste
Anillo Linterna
Anillos Empaque
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Empaquetaduras • Pros
• Contras
› Bajo Costo
› Requiere alto flujo
› Fácil Instalación
› Mayor fuga a la atmosfera
› Fácil Ajuste
› Requiere un continuo ajuste para compactar los anillos
› Previsible › Ayuda a soportar el eje
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› Se producen daños al eje o la camisa eje
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Empaquetadura → Sello Mecánico • Por qué se debe hacer el cambio de Empaquetaduras a Sellos Mecánicos? › Seguridad › Menor fuga al ambiente › Fuga controlada › Reduce los componentes consumibles de la bomba › Mejora la confiabilidad y disponibilidad de la bombas › Ahorra consumo de energía
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Sellos Mecánicos en la Industria • Los Sellos Mecánicos mejoran la confiabilidad de los equipos y la seguridad en los procesos. • La Confiabilidad de los equipos en una planta es clave, y los clientes están constantemente presionando para mejorar su MTBF más allá de cinco años. • Las leyes ambientales en todo el mundo está siendo cada vez más estrictas para reducir las emisiones de hidrocarburos, fluidos tóxicos y peligrosos a la atmósfera. • Las plantas industriales tienen que ver con el control de las emisiones de los sellos mecánicos por lo que deben eliminar las molestas fugas.
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Sello Mecánico Los Sellos Mecánicos son dispositivos utilizados para evitar la salida de un fluido líquido o gas contenido en un recipiente que atraviesa un eje, bien sea; una bomba, compresor centrifugo y/o desplazamiento positivo, también mezcladores. Los Sello Mecánico son diseñados de acuerdo al tipo de fluido y parámetros de operación que maneje el proceso.
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Componentes Basicos de un Sello Mecánico Empaque Brida
Brida
Cara Rotativa
Unidad de Compresión
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Empaque Cara Estacionaria
Empaque Cara Rotativa
Cara Estacionaria
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Otros Componentes de un Sello Mecánico Empaque Brida Empaque de Cara Rotativa
Brida Dispositivo de Ajuste
Cara Rotativa
Prisioneros de Arrastre
Camisa
Unidad de Compresión Empaque de Camisa
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Buje de Restricción Cara Estacionaria
Prisioneros de Arrastre Empaque Cara Estacionaria
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Collar de Arrastre
Despiece de un Sello Mecánico Gland (Brida)
Stationary Face (Cara Estacionaria) Rotating Face (Cara Rotativa) Springs (Resortes) Spring Holder (Porta Resortes) Sleeve (Camisa)
Sleeve Gasket (Empaque Camisa)
Gland Gasket (Empaque Brida) Rotating Face Gasket (Empaque Cara Rotativa)
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Bushing (Buje)
Componentes de Sello
VISUALIZANDO COMPONENTES
Sello de Cartucho
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Componentes de Sello
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Camisa
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Camisa
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Componentes de Sello
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Camisa
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Componentes de Sello
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Collar de Arrastre
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Componentes de Sello
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Collar de Arrastre
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Componentes de Sello
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Collar de Arrastre
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Componentes de Sello
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Cara Estacionaria
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Cara Estacionaria
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Cara Estacionaria
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Componentes de Sello
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Cara Rotativa
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Componentes de Sello
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Cara Rotativa
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Componentes de Sello
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Cara Rotativa
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Componentes de Sello
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Porta Resortes
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Componentes de Sello
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Porta Resortes
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Componentes de Sello
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Porta Resortes
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Brida
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Componentes de Sello
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Brida
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FUNCIÓN DE LOS SELLOS
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Brida
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Componentes de Sello
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Sello de Cartucho
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Componentes de Sello
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Sello de Cartucho
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Funcionamiento del Sello Mecánico • Los sellos mecánicos controlan la fuga entre la cara estacionaria y la cara rotativa limitando el flujo entre las dos superficies de estas. • Los sellos mecánicos funcionan efectivamente permitiendo una película delgada de fluido entre las cara, de no cumplirse esta exigencia el sello se funde y se produce la falla de este.
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Funcionamiento del Sell Mecánico Todos los sellos mecánicos comparten la misma tecnología básica. Dos superficies muy planas (llamadas “caras”) las cuales están en contacto una con la otra. Una “cara” gira con el eje, mientras la otra permanece estacionaria con el cuerpo de la bomba. Estas “caras” del sello están selladas en sus propios alojamientos a través del uso de sellos secundarios. Las “caras” están mecánicamente energizadas y flexibles de forma tal que ellas puedan ser colocadas en contacto y moverse para compensar desalineamientos estáticos, dinámicos y desgaste.
Típico Sello de Empuje Interno (Rotor Flexible)
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Diseño de Sellos Mecánicos Montaje:
No Cartucho
• Se deben tomar medidas en el equipo • Instalación compleja • La vida útil del sello dependerá de un buen procedimiento de instalación • No es muy exacta la calibración de ajuste en la unidad de compresión, puede quedar muy abierta las caras o muy cerradas • Menos componentes • Más económico
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Diseño de Sellos Mecánicos Montaje:
Cartucho
• Instalación más Sencilla • Mayor vida útil, por mejor ajuste Componentes rotativos instalados en una solo pieza (camisa de Sellos) • Es exacta la calibración, por los setting plate • Más componentes • Más costoso que un no cartucho
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Diseño de Sellos Mecánicos Balance:
No Balanceado
• Menores presiones, hasta 400 psi
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Diseño de Sellos Mecánicos Balance hidráulico de Caras:
No Balanceado Flowserve Educational Services
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Diseño de Sellos Mecánicos Balance:
Balanceado
• Mayores presiones, hasta 1500 psi • Diseños especiales de Sellos Mecánicos puede llegar hasta 3000 psi
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Diseño de Sellos Mecánicos Balance hidráulico de Caras:
Balanceado Flowserve Educational Services
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Diseño de Sellos Mecánicos Diferencia entre un Sello Mecánico Balaceo y No balanceado
Balanceado
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No Balanceado Flowserve Proprietary and Confidential Information
Diseño de Sellos Mecánicos Unidad de Compresión:
Muti-Resortes
• Fluidos Limpios no viscosos • Fluidos que no acumulen sedimentos • Temperaturas según los o-rings • Resistentes a ataque químico moderado según o-rings y metalurgia • Fuerza de los resortes distribuida en toda la circunferencia de la cara • Requiere menos espacio Axial
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Diseño de Sellos Mecánicos Unidad de Compresión: • Fluidos moderadamente sucios y viscosos • Temperaturas según los o-rings • Resistentes a ataque químico moderado según o-rings y metalurgía • Fuerza del resorte se aplica con mayor fuerza en un puntos alrededor de la circunferencia de la cara • Requiere mayor espacio axial
Mono Resorte
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Diseño de Sellos Mecánicos Unidad de Compresión: • Fluidos Limpios no viscosos • Para fluidos de baja gravedad especifica • Fluidos que no acumulen sedimentos • Temperaturas según los o-rings • Resistentes a ataque químico moderado según o-rings y metalurgia • Fuerza del fuelle metálico es distribuida en toda la circunferencia de la cara
Fuelle Metálico
• Requiere menos espacio Axial • Función auto-limpiante Flowserve Educational Services
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Diseño de Sellos Mecánicos De empuje:
Empaque Dinámico
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Diseño de Sellos Mecánicos No Empuje
Empaque Estático
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Diseño de Sellos Mecánicos Posición Unidad de Compresión: • Fluidos Limpios no viscosos • Para fluidos de baja gravedad especifica • Fluidos que no acumulen sedimentos • Temperaturas según los o-rings • Resistentes a ataque químico moderado según o-rings y metalurgia • Fuerza del fuelle metálico es distribuida en toda la circunferencia de la cara
Rotativa
• Requiere menos espacio Axial • Función auto-limpiante Flowserve Educational Services
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Diseño de Sellos Mecánicos Posición Unidad de Compresión: • Fluidos moderadamente sucios y viscosos • Velocidades moderadas hasta 3600 RPM • Presiones moderadas hasta 800 PSI
Rotativa
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Diseño de Sellos Mecánicos Posición Unidad de Compresión: • Fluidos Limpios no viscosos • Altas velocidades • Altas presiones
Estacionaria
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Diseño de Sellos Mecánicos Posición Unidad de Compresión:
Estacionaria
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Diseño de Sellos Mecánicos Configuración de Instalación:
Partes Metálicas Internas
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Diseño de Sellos Mecánicos Configuración de Instalación: • Alta resistencia química
Partes Metálicas Externas
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Diseño de Sellos Mecánicos Arreglo:
Sencillo (Single)
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Diseño de Sellos Mecánicos Arreglo:
Tandem
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Diseño de Sellos Mecánicos Arreglo:
Doble Cara Cara (Face to Face)
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Diseño de Sellos Mecánicos Arreglo:
Doble Espalda Espalda (Back to Back) Flowserve Educational Services
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Aplicaciones de Sellos Mecánicos Baja Presión QB
Hasta 750psi (52 bar)
Sello elegible como primera opción, de rotor flexible, o-ring tipo empuje generalmente utilizado en servicios de oleoductos, con un amplio rango de opciones en materiales de fabricación. Es un sello Multiresortes, También disponible con estator flexible QBR y resorte sencillo QBS. Fluidos: Crudo Ligeros, Hidrocarburos, amoníaco, productos refinados, LGN BX
Hasta 400psi (28 bar)
Sello de fuelle de laminas soldadas, empleado para diversos fluidos refinados y de alta viscosidad reduce. Los fuelles en rotación tienen un efecto de autolimpieza en los servicios de fluidos sucios. Fluidos: Productos refinados, petróleo, gasóleo, amoníaco. UO
Hasta 1000psi (69 bar)
Es el caballo de batalla de nuestras aplicaciones. Es un sello tipo empuje con componentes robustos, es adecuado para servicios pesados y sucios debido a su resorte único y su sello elastómero tipo U Fluidos: Crudo pesado, betún, amoníaco, LGN Flowserve Educational Services
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Aplicaciones de Sellos Mecánicos Media Presión UOP
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hasta 1500 psi (103 bar)
HSH
hasta 1500 psi (103 bar)
Es una derivación de alta presión del sello UO. El sello UOP es para servicio pesado se utiliza en altas presiones y tiene caras de sello especialmente diseñadas para manejar las duras condiciones de las bombas principales.
Una presión alta requiere características robustas en las cara del sello, especialmente en servicios de aceite viscoso. Los sellos de estator flexibles HSH se ajustan a cámaras de sellado estrechas y ofrecen un buje flotante como estándar.
Fluidos: Crudo, betún, gasóleo, LGN
Fuidos: Crudo, betún, gasóleo, LGN
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Aplicaciones de Sellos Mecánicos Alta Presión UHTW hasta 3000 psi (207 bar) Es un sello para presiones extremadamente altas. La presión extrema exige atención especifica en cada parte del sello. Las caras y los componentes del sello se diseñan por análisis de elemento finito para minimizar las distorsiones ya que estos sellos deben operar con una baja fuga. Fluidos: Crudo, dióxido de carbono, LGN
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Materiales de Sellos Mecánicos • Caras: • Carburo de Silicio • Carbón • Carbón Metalizados • Tungsteno • Nitruro de Silicio • Carburo de Silicio con Recubrimiento de Diamante Flowserve Educational Services
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Materiales de Sellos Mecánicos
• Partes metálicas • Alloy 316, por defecto • Alloy C-276 • Alloy 400 • Alloy 20
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Materiales de Sellos Mecánicos
• Resortes y Fuelles Metálicos
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Materiales de Sellos Mecánicos • Empaques Secundarios: • Nitrilo • Neopreno • Fluoroelastómeros (FKM) • Perfluoroelastómeros (FFKM) • Etileno-propileno (EPDM) • Teflón (PFTE) Flowserve Educational Services
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Revisión dimensional de las Bombas Run-Out Concentricidad entre eje y carcaza
Deflexión
Axial Paralelismo entre eje y carcaza
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Revision Axial del eje de las Bombas
• Procedimiento: La medición generalmente requiere la eliminación de la cámara de sellado. Se instala el soporte del indicador en la carcaza de las bomba, con el puntero del indicador contra la cara del eje, en posición 0. Golpee suavemente el eje en el eje axial desde el lado acople, luego reajuste el indicador 0, luego repita la dirección opuesta, para obtener un juego axial total. • El movimiento axial del eje de una bomba no debe exceder TIR de 0.010” T.I.R. (0,25 mm) • Excepciones: las Bombas con cojinetes de tipo de Empuje y/o rodamiento Axial de hasta 0.020 ", las máquinas con rodamientos de rodillos cónicos pueden tener una holgura de empuje axial de hasta 0.008“
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Consecuencias del exceso del juego axial Picaduras, roces o daños en el eje / sello / partes internas de la bomba, puntos de contacto entre varias superficies axiales. • Los sellos mecánicos pueden dañarse por: o Exceso de sobrecarga del resorte / cambio en la carga total de la cara. o Contacto axial de componentes giratorio vs. componentes estacionarios o El astillado de las caras del sello, al entrar en contacto con los componentes del sello, el carburo de silicio y las caras de carbón de los sellos son relativamente delicados y más susceptibles • El daño de la bomba puede incluir: o Falla del rodamiento o Contacto del impulsor con anillos de desgaste y carcaza de la bomba o Problemas de seguridad e integridad de los equipos
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Revision deflexión del eje de las Bombas
• Procedimiento: instale la base del indicador en la carcaza de la bomba cercana a la cámara de sellado, coloque el puntero del indicador en el diámetro exterior del eje en la posición de las 12 en punto, ajústelo a 0. Levante suavemente el eje en el extremo del impulsor, si el movimiento es excesivo: Examine la tapa del rodamiento / precarga / cuñas / espacio libre de la pista del rodamiento, así como también el rodamiento • La desviación del eje radial, ubicada en la cara de la cámara de sellado, no debe exceder 0.002” T.I.R. (0,05 mm)
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Revision Run-Out de las Bombas
La desviación del eje debe verificarse según las especificaciones del fabricante del equipo. En general, no debe exceder 0.05 mm (0.002 pulgadas) TIR (Lectura total del indicador) La medida se debe tomar en los extremos del eje para rodamientos de bolas o rodillos. Para los cojinetes de deslizamiento, se debe consultar las instrucciones del fabricante. Los valores anteriores se aplican a las velocidades del eje en el rango de 1000 a 3600 RPM. Para valores superiores e inferiores, consulte a su Representante de Flowserve La excentricidad del eje no debe exceder 0.002 "T.I.R. (0,05 mm)
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Consecuencias por deflexión y Run-Out del eje de las Bombas • Excesiva fuga del sello mecánico / vibración del eje de la bomba / falla del rodamiento. • El sello mecánico puede ser dañado por: o Desgaste en los pines anti-rotación. o Fugas excesivas entre las caras del sello debido a la continua vibración de estas. o Los resortes pueden presentar desgaste radial • El daño de la bomba puede incluir: o Paradas no programadas / pérdida de producción o El eje fuera de balance producirá vibraciones radiales / axiales. Los resultados varían desde daños limitados hasta daños totales del rotor / sello / bomba. o Los rodamientos generalmente sufren el mayor daño o Problemas de seguridad e integridad de los equipos
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Revision del paralelismo entre Eje y Bomba
• Procedimiento: Fijar el indicador en el eje de la bomba colocar el puntero en la cara de la cámara de sellado rotar una vuelta hasta el punto de partida. • El paralelismo entre y cara de la cámara de sellado no debe exceder 0.0005” de pulgada.
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Revisión de la concentricidad entre el eje y Bomba
• Procedimiento: Fijar el indicador en el eje de la bomba colocar el puntero en el labio de centrado del sello en caso que sea una brida con centrado de ranura interna, si es una brida con labio de centrado externo se debe verificar la medida en la parte interna de la cámara de sellado, luego se debe rotar una vuelta hasta el punto de partida, y verificar que el salto no exceda de .002” de pulgada
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Consecuencias al no medir estos parámetros
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Causas de Falla
Causas de Fallas en Equipos Rotativos
Causas de Fallas en Sellos Mecánicos
Flowserve Educational Privado Services y Confidencial
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Aplicación de Fallas en Sellos Mecánicos
Flowserve Educational Privado Services y Confidencial
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Catalogo Sellos Mecánicos
https://www.flowserve.com/sites/default/files/2018-04/%28FLS-1003%28EA4%29-One_Flowserve_Seal_Catalog_LR_0.pdf
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Preguntas? Gracias por su atención!!!
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