Tesis Sobre Analisis de Falla Bombas Centrifugas

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA ZONA POZA RICA – TUXPAN

“DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE FALLAS PRESENTADAS EN SELLOS MECÁNICOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS.” TESINA

PRESENTA: HUGO ARMANDO CADENA VELÁZQUEZ PARA ACREDITAR LA EXPERIENCIA EDUCATIVA DE EXPERIENCIA RECEPCIONAL

DIRECTOR DE TRABAJO RECEPCIONAL ING. CÉSAR IGNACIO VALENCIA GUTIÉRREZ

POZA RICA, VER.

MARZO DE 2011.

INDICE

CAPITULO I INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO ENUNCIACIÓN DEL TEMA EXPLICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO

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CAPÍTULO II DESARROLLO DEL TEMA PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACIÓN MARCO CONTEXTUAL MARCO TEÓRICO

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1.0 BOMBAS CENTRÍFUGAS 1.1 TIPOS DIVERSOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS. 1.2 PARTES CONSTRUCTIVAS DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS. 1.3 OPERACIÓN DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS.

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2.0 EMPAQUETADURAS Y SELLOS 2.1 EMPAQUETADURAS. 2.2 SELLOS MECÁNICOS. 2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS SELLOS MECÁNICOS. 2.4 MATERIALES DE LA CARCASA. 2.5 MANIOBRAS DE ARRANQUE Y PARADA DE UNA BOMBA CENTRIFUGA.

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3.0 ANÁLISIS DE FALLAS 3.1 TIPOS DE FALLAS. 3.2 ANÁLISIS DE LAS FALLAS. 3.3 TIPOS DE DAÑO A LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS.

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ANÁLISIS CRÍTICOS DE LOS DIFERENTES ENFOQUES

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CAPÍTULO III CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFÍA

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ANEXOS

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CAPITULO I - INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN La productividad operacional en plantas industriales y estaciones de bombeo depende de la eficiencia con que se manipulen las bombas centrífugas instaladas siendo esencial eliminar las fallas de sellos mecánicos, tales como: las deficiencias en el proceso de selección, los errores en el montaje y operación, las fallas en el manejo de los sellos mecánicos y la baja contabilidad del mantenimiento efectuado. Los elementos necesarios para optimizar el bombeo y desde luego sus costos, se presentan en este trabajo recepcional como una metodología simple y fácil de practicar, basados en el análisis de la información sobre las necesidades de diseño, los resultados operacionales y la definición de acciones de mejoramiento y/o de mantenimiento derivadas de la aplicación de los conceptos presentados, con lo cual se pueden controlar las fallas y por ende, incrementar la productividad y la disponibilidad de las bombas, disminuyendo sus costos de operación. El personal destinado a estas labores debe permanecer actualizado en cuanto a nuevas tecnologías y conocimientos que le permitan desarrollar eficientemente su trabajo a fin de optimizar el resultado de su acción. Una adecuada practica, selección y mantenimiento de los sellos mecánicos y sus derivados, consiste en tener y hacer uso adecuado de los conocimientos relacionados a los procesos de equipos rotativos donde sea imprescindible su sellado para evitar posibles fugas que pueden causar daños materiales, físicos y al medio ambiente; así obteniendo una mayor eficiencia y calidad en los sistemas de dichos equipos; de allí la importancia de apropiarse de estos para asegurar una participación con resultados exitosos al logro de los objetivos propuestos.

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NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO Aunque pueden diferir en varios aspectos físicos, todos los sellos mecánicos son fundamentalmente los mismos en principio. Las superficies obturadoras de todas clases están localizadas en un plano perpendicular a la flecha y, generalmente, consisten de dos superficies altamente pulidas que se deslizan una sobre otra, estando conectadas una a la flecha y la otra a la parte estacionaria de la bomba. El sello completo se logra en los miembros fijos. Las superficies pulidas o sobrepuestas, que son de diferentes y se mantienen en contacto continuo por un resorte, forman un sello hermético entre los miembros giratorio y estacionario con pérdidas por fricción muy pequeñas. Cuando el sello es nuevo, el escurrimiento es despreciable y puede de hecho considerarse que no existe. (Para obtener una reducción de presión entre la presión interior y la atmosférica fuera de la bomba, se requiere que haya un flujo de fluido entre las dos superficies. Por ejemplo, este flujo puede ser una gota a pocos minutos de intervalo o una neblina de vapor que escapa – si se está manejando un líquido como propano. Así aun cuando el escurrimiento sea inapreciable, hablando técnicamente, un sello mecánico giratorio no puede eliminarlo completamente.) Por supuesto, siempre ocurre algún desgaste, y se debe esperar un pequeño escurrimiento con el tiempo. La amplia variación en diseño de sellos deriva de los muchos métodos que se usan para dar flexibilidad a la montura de los sellos. Un sello mecánico es similar a un cojinete porque requiere un espacio libre de movimiento preciso con una película de líquido entre las caras. La lubricación y enfriamiento proporcionados por esta película reduce el desgaste como lo hace también la selección de materiales apropiados para las caras del sello. Los sellos para bombas centrífugas no operan satisfactoriamente con aire o gas; si trabajan “secos”, fallarán rápidamente. Los sellos pueden usarse en bombas que manejan líquidos que contienen sólidos si éstos se retienen para que no se metan entre las caras del sello o interfieran con la flexibilidad de la montura. A partir de la evaluación integral de las fallas presentadas en la operación de los sellos mecánicos y de las acciones de mejoramiento que se deriven de ellas, se logrará mantener la operación de las bombas centrífugas en forma más eficiente, logrando así la productividad operacional del sistema de bombeo.

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ENUNCIACIÓN DEL TEMA Los defectos, en apariencia insignificante, en la instalación o en el diseño de los sellos o la contaminación anormal del líquido pueden ocasionar fallas de los sellos. Todos los años, las fallas de los sellos mecánicos producen costos de mantenimiento y pérdidas de producción por miles de millones de pesos. Se presentan las causas básicas de las fallas de los sellos y los métodos principales para evitarlas. Las fallas suelen ser por:  errores en la instalación;  problemas por el diseño básico del sello mecánico;  contaminación anormal del líquido. Todos los sellos mecánicos son básicamente iguales. Cada sello tiene una cara selladora estática y una cara dinámica, según su aplicación difieren en tipos de materiales y durezas. Una variable de sellos tiene una cara selladora de contacto de un material blando, para desgaste, como el carbón; el otro tiene una cara de material duro, que puede ser cerámica. Los sellos pueden ser del tipo equilibrado (balanceado) o desequilibrados. El equilibrado está diseñado para compensar los cambios bruscos en la presión hidráulica. Por contraste el sello desequilibrado no los compensa y sólo se justifica por su menor costo. Los sellos mecánicos están diseñados para no permitir fugas hasta que se gasten las caras. Se ha encontrado que muchos sellos no tienen desgaste en las caras al desmontarlos de la bomba y las fugas empiezan mucho antes de que se desgasten. Errores en la instalación. Los errores en la instalación pueden ocurrir sin que el operario se dé cuenta, y los más comunes incluyen el descuido en proteger las caras de sellado, daño a los elastómeros y no verificar la posición y las dimensiones críticas del sello. Las caras de los sellos se pulimentan con una tolerancia de una banda de la luz de helio o sea 0.002 micrones. Esta tolerancia crítica hace que sean uno de los componentes de mayor precisión en el trabajo de mantenimiento. Si se cae o se golpea con cualquier objeto, por ejemplo, en el lugar de la ubicación del sello en la bomba, es casi seguro que permitirá fugas. Durante la instalación, es fácil que ocurran daños en el elastómero del sello, que puede ser sello anular ("O" ring), cuña, taza cóncava, etc. Hay que fijarse bien si hay rebabas o bordes agudos al colocar el sello en el eje o la camisa del eje, en especial 3

los prisioneros, cuñas (chaveteros) y estrías. Nunca utilice una cuchilla para quitar un sello anular viejo; utilice un pasador delgado o una varilla de madera para no cortar el elastómero, cualquier corte o melladura en el elastómero al instalar, puede permitir fugas que parecerán provenir de las caras del sello cuando se arranca la bomba. Salvo que el sello esté instalado de modo que las caras tengan la carga correcta, ocurrirán fugas. El operario debe verificar la tolerancia permitida en la instalación del tipo particular de sello. También se deben tener en cuenta los ajustes finales del impulsor y de la posición de las placas de apoyo. Antes de instalar el sello hay que comprobar la desviación radial del eje o árbol con un micrómetro de esfera; la lectura total del micrómetro no debe exceder de 0.01 por pulgada de longitud. Además, el movimiento axial no debe exceder de 0.05 mils. Si no se pueden lograr esas tolerancias, habrá que ajustar o reemplazar los cojinetes pues, en otra forma, ocurrirán fugas por el sello. Hay que comprobar la concentricidad y perpendicularidad del eje. A veces, habrá que rectificar la cara de apoyo del anillo estático para tener la certeza que el componente fijo quede perpendicular con el rotatorio. Si se aprieta en exceso el retén, puede haber curvatura en la cara del sello. Un sello nuevo no debe permitir fugas; si las hay, indica un error en la instalación. La fuga puede desaparecer poco a poco pero no del todo. Hay que desarmar e inspeccionar la bomba y volver a instalar o reemplazar el sello. Cuando hay errores, pueden parecer insignificantes, pero si no se corrigen ocurrirán fugas y se puede pensar que el sello "no sirve para nada". Problemas por el diseño de los sellos. Un sello de diseño deficiente puede permitir la pérdida momentánea de contacto de las caras y su falla en un momento dado. Cuando las caras pierden contacto por cualquier razón, cualquier partícula en el líquido para sello se introducirá entre las caras y se enclavará en una de las caras, ésta funcionará como rueda abrasiva y destruirá ambas. El componente rotatorio se conecta con el eje de la bomba, que tiene un movimiento axial constante entre 0.01 y 0.02 mils. Este movimiento lo pueden producir la desviación normal, vibración, cavitación, desequilibrio del impulsor, desalineación de los tubos y acoplamientos y las tolerancias de los cojinetes. Salvo el caso de bombas con sistemas de apoyo axial mediante crapodinas, que obligan a su refrigeración y lubricación, deben permitir que el eje tenga un juego axial que va desde 0.8 a 0.1 mils. En tales casos deben utilizarse, sellos mecánicos cuya cabeza dinámica acompañe al movimiento del eje sin permitir perdida alguna. El sello debe poder compensar este movimiento axial, lo cual es una de las razones por las que se necesitan resortes y elastómeros en el sello mecánico. Si se 4

interrumpe esta compensación por cualquier motivo, las caras del sello perderán el contacto y habrá fuga. Las partículas de sólidos, sin que importe su origen, atrapadas en los resortes o elastómeros o entre el componente rotatorio y el eje, impedirán la acción de compensación. Esto permitirá que se separen las caras por el movimiento natural del eje y la inutilización del sello. Hay que determinar si el sello tendrá las características para soportar los factores desfavorables y si las condiciones de trabajo son las adecuadas, para el funcionamiento correcto del sello. En general, los sellos anulares se pueden flexionar algunas centésimas de milímetro y son mejores que otras configuraciones de elastómero que no permiten tanto movimiento. Los resortes múltiples pequeños producen una presión más uniforme entre las caras que un solo resorte grande; sin embargo, como el alambre de este último es más grueso, puede resistir con más facilidad la corrosión, partículas y sustancias gomosas. La resistencia a esos factores se puede lograr en los sellos de resortes múltiples si están instalados de modo que no toquen el líquido bombeado. Pero, aunque los resortes puedan estar aislados del líquido, el elastómero y el componente rotatorio sí hacen contacto. Por ello, aunque se crea que el líquido bombeado esté limpio, una contaminación inesperada puede ocasionar la pérdida momentánea del contacto entre las caras del sello y ocurrirá una fuga. El calor generado en las caras del sello puede producir la falla del elastómero o cambiar la condición del líquido bombeado en la zona del sello, lo que aumentará la corrosión o producirá cristalización. Por lo tanto, al evaluar cualquier tipo de sello mecánico se debe tener en cuenta la proximidad del elastómero con las caras del sello y verificar el flujo recomendado de líquido en su alojamiento. Además, el calor generado por el sello mecánico está en función de la presión de cierre contra sus caras. Los sellos mecánicos equilibrados hacen que esa presión sea mínima y se compense cuando cambia la presión hidráulica, por ello, el sello equilibrado requiere poco o ningún líquido para lavado y enfriamiento. Otras ventajas del sello equilibrado consisten en que son más resistentes si se cierra en forma brusca el tubo de descarga de la bomba, requieren 20% menos caballaje que el desequilibrado, compensan el golpe de ariete y en que se puede utilizar el mismo tipo de sello en bombas distintas para diferentes presiones. Además, hay que comprobar la compatibilidad del líquido para el lugar del alojamiento del sello con los materiales de construcción de los resortes, el elastómero, el componente rotatorio y el fijo. Si no se tienen en cuenta esos factores y ocurre pérdida momentánea de contacto entre las caras del sello, éste se dañará y ocurrirán fugas.

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EXPLICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO Este trabajo recepcional tiene como finalidad presentar los principales motivos por los cuales se producen las fallas en los sellos mecánicos de bombas centrífugas y que a su vez pueda servir de guía y consulta para la comunidad universitaria de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica, así como al personal involucrado en los sistemas de bombeo centrífugo, especialmente a aquellos que manejan las distintas técnicas y procedimientos para el mantenimiento de los sellos mecánicos. La presente tesina se ha estructurado con un marco contextual que proporciona la información suficiente para ubicarse en el conocimiento de los sellos mecánicos utilizados en bombas centrífugas. Posteriormente se realiza el desarrollo del marco teórico, la base del análisis de daños, el cual se desglosa de la siguiente manera: En primer lugar se describen las Bombas Centrífugas, en donde se explican ampliamente los diferentes tipos de bombas centrifugas, las partes constructivas de las bombas centrífugas y los diversos efectos, nocivos, que afectan el correcto funcionamiento de las mismas. En segundo lugar se expone el tema de las Empaquetaduras y Sellos, entendiendo sus características distintivas, la clasificación de los sellos mecánicos y materiales que componen las carcasas de las bombas centrífugas. Finalmente, dentro de éste marco teórico se desarrolla el tema del Análisis de Fallas en donde se describen los diferentes tipos de fallas, así como los diferentes tipos de herramientas para realizar el análisis de fallas, terminando por citar los daños que sufren los sistemas de bombeo al fallar dichos sellos. Concluye la presente investigación documental con un Análisis Crítico de los Diferentes Enfoques, para así llegar a las Conclusiones. Presentando además la Bibliografía consultada y los Anexos específicos a éste trabajo recepcional.

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CAPITULO II - DESARROLLO DEL TEMA PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACIÓN El diseño convencional de estopero y empaquetadura de pasta son imprácticos para usarse como un método para sellar una flecha giratoria para muchas condiciones de servicio. En el estopero ordinario, el sello entre la flecha móvil o el manguito de la flecha y la porción estacionaria de la caja se obtiene por medio de anillos de empaque forzados entre las dos superficies y sostenidos firmemente en su lugar por medio de un casquillo de prensaestopas. El escurrimiento alrededor de la flecha se controla únicamente apretando o aflojando las tuercas de los pernos del prensaestopas. Las superficies realmente sellantes consisten de las superficies giratorias axiales de la flecha o manguito de la flecha y la empaquetadura estacionaria. Los intentos para reducir o eliminar cualquier escurrimiento de un estopero convencional aumentan la presión del prensaestopas. Las empaquetaduras, siendo de naturaleza semiplástica, adapta su forma a la flecha con más precisión y tiende a reducir el escurrimiento. Después de un cierto punto, sin embargo, el escurrimiento continúa, sin importar qué tanto se aprietan los tornillos del prensaestopas. El caballaje de fricción aumenta rápidamente en este punto; el calor generado no se puede disipar adecuadamente; y el estopero deja de funcionar. Aun antes de que se alcance esta condición, los manguitos de flecha pueden desgastarse y rayarse severamente, de modo que se hace imposible empacar el estopero satisfactoriamente. Estas características indeseables prohíben el uso de empaquetadura como el medio obturador entre las superficies giratorias si el escurrimiento debe mantenerse a un mínimo absoluto bajo presión severa. Esta condición, a su vez elimina automáticamente el uso de superficies de sello, porque el empaque semiplástico es el único material que puede hacerse que se apegue en su forma a la flecha y compense a su desgaste. Otro factor que hace insatisfactorios los estoperos para ciertas aplicaciones es el valor relativamente pequeño de lubricación de mucho líquidos que frecuentemente manejan las bombas centrifugas como propano y butano. Estos líquidos de hecho actúan como solventes de los lubricantes normalmente usados para impregnar la empaquetadura. Por lo tanto, se tiene que introducir en el farol de una caja empacada, aceite de sello para lubricar la empaquetadura y darle una vida razonable. Con estos hechos en mente, los diseñadores de sellos mecánicos tuvieron que tratar de producir un sello de tipo totalmente diferente con superficies de desgaste distintas a las superficies axiales de la flecha y la empaquetadura.

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Esta forma de sello, llamada sello mecánico, es un invento nuevo comparado con los estoperos ordinarios, pero ya ha encontrado aceptación general en las aplicaciones de bombeo en las que los inconvenientes de los estoperos empacados han sido excesivos. En los campos en los que las cajas empacadas han dado buen servicio, sin embargo, han mostrado poca tendencia a reponerlas con sellos mecánicos. Como tanto las cajas empacadas como los sellos mecánicos están sujetos a desgaste, ninguno de los dos es perfecto. Uno u otro da pruebas de ser mejor de acuerdo con la aplicación. En algunos campos ambos dan buen servicio, y escoger entre ellos se convierte en asunto de preferencia personal o costo inicial.

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MARCO CONTEXTUAL. Casi cualquier proceso industrial emplea máquinas con partes rotatorias. Esto significa que un amplio número de aplicaciones de varios grados de complejidad requieren un rotor que atraviesa una carcasa mientras se mantiene la presión interna y se controla la fuga. Las siguientes aplicaciones son típicas: la bomba de agua de enfriamiento en un automóvil, una bomba de presurización en un oleoducto, un tanque mezclador en la industria de alimentos, la bomba de alimentación de pintura en el área de pintado de una fábrica de automóviles, así como la bomba de alimentación de agua en una planta de energía nuclear. El sistema de sellado en una máquina rotatoria influye directamente en la confiabilidad de esta y del proceso en general. Desafortunadamente, la importancia del sistema de sellado comúnmente es despreciada y se considera hasta lo último durante el diseño de la máquina. Si este importante elemento de la máquina funciona correctamente, este será inadvertido, pero tan pronto ocurra una fuga o si el sello falla completamente, su importancia se vuelve evidente inmediatamente. Convencionalmente un rotor pude ser sellado con un sello mecánico axial o un sello radial como la empaquetadura. En el lado motriz, el sello está generalmente expuesto a la presión atmosférica, lo que significa que el sello debe ser capaz de soportar la presión del fluido líquido o gas que se encuentra dentro de la máquina. SELLO MECÁNICO Esencialmente el sello mecánico consiste de dos superficies anulares de rozamiento que están empujándose una contra otra. Una superficie de rozamiento está fija a la parte estática de la máquina, mientras que la otra esta fija al rotor y gira junto con este. El fluido a ser sellado penetra entre ambas superficies de rozamiento formado una película de lubricación la cual fluye entre las superficies constantemente. La presión a sellar se reduce linealmente a través de las superficies de rozamiento. En su forma más simple, un sello mecánico consiste de un anillo fijo sobre el rotor, el cual es empujado contra la carcasa de la máquina (figura A).

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1 – Fluido a sellar 2 – Anillo 3 – Carcasa de la máquina 4 – Separación de sellado 5 – Fuerza axial 6 – Fuga

FIG A: Versión simple de un sello axial

Empaquetadura Para una empaquetadura (figura B), uno o más anillos son dispuestos dentro de la caja de sellado y comprimidos axialmente con una brida. Un pequeño espacio de forma cilíndrica se forma entre el diámetro interior de los anillos de empaquetadura y el rotor, con lo cual la presión a sellar es reducida a lo largo de este espacio hasta él nivel de la presión atmosférica. El fluido contenido en la máquina o bien un fluido externo más limpio fluye a través de este espacio lubricando y enfriando las superficies de contacto y fugando en forma líquida o gaseosa a la atmósfera.

1 – Anillo de empaquetadura 2 – Brida

FIG B: Sellado con empaquetadura

Sellos radiales de labio Los sellos radiales también forman una restricción axial. Un labio de sellado (figura C) fabricado de algún elastómero o algún plástico por ejemplo: poli-tetrafluoro-etileno (PTFE) es empujado en dirección radial sobre el rotor mediante un resorte que ejerce tensión. Los sellos de labio son generalmente aplicados a bajas presiones y, temperaturas y requieren un fluido (generalmente agua o aceite) para lubricarse y enfriarse. Existen otros tipos de sellos radiales, tales como los laberintos y bujes de restricción.

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1 – Fluido a sellar 2 – Atmósfera 3 – Rotor 4 – Sello de labio 5 – Resorte 6 – Carcasa

FIG C: Sellado con un sello de labio

Sellado hermético con acoplamientos magnéticos Una forma muy diferente de sellar un rotor es dividir este en dos y, entonces emplear magnetos para transmitir la potencia entre ambas mitades. El fluido a sellar es contenido herméticamente dentro de la máquina mediante una carcasa que permite el flujo del campo magnético (figura D). Esta solución se conoce como acoplamiento magnético. Esta solución de sellado es técnicamente mas complicada y requiere chumaceras adicionales para soportar el peso del rotor y de la unidad magnética.

FIG D: Bomba con acoplamiento magnético

Sellos Mecánicos Lubricados con Líquido y Sellos Mecánicos Lubricados con Gas. Como se mencionó anteriormente: un sello mecánico consiste esencialmente de una restricción axial donde se reduce la presión del fluido a ser sellado generalmente hasta la presión atmosférica) a través de la separación de sellado. Se distingue entre sellos mecánicos lubricados con líquido y sellos mecánicos lubricados con gas de acuerdo al estado físico del fluido a ser sellado. La separación de sellado se establece entre dos superficies anulares de rozamiento, las cuales están alrededor y perpendiculares al rotor las cuales están completamente juntas o bien ligeramente separadas una de otra por la película del fluido líquido o gaseoso a sellar. 11

ESTRUCTURA BÁSICA Y FORMA DE OPERACIÓN. Componentes La figura E muestra un sello mecánico rotatorio sencillo donde se muestran los elementos más importantes de un sello. La cara y el asiento son los elementos más importantes ya que en ellos están las superficies de rozamiento. En la ilustración la cara esta fija al rotor y el asiento está fijo a la carcasa del equipo. 1 – Carcasa del equipo 2 – Rotor 3 – Fluido a sellar 4 – Atmósfera 5 – Cara 6 – Asiento 7 – Separación de sellado entre las superficies de rozamiento 8 – Resorte 9 – Elemento de sellado dinámico 10 – Elemento de sellado estático

FIG E: Sello mecánico sencillo de resorte cónico, cuyo sentido de enrollamiento depende del sentido de rotación del rotor del equipo

Elementos de empuje Las caras de rozamiento deben ser empujadas una contra otra en dirección axial. En este ejemplo, la fuerza necesaria es generada por un resorte sencillo tipo cónico. Otras formas son: un resorte sencillo ondulado o bien varios resortes distribuidos alrededor de una circunferencia (figura F).

a – Resorte ondulado (sinoidal) b – Resorte sencillo cilíndrico c – Grupo de resortes

FIG F: Tipos de resortes

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Elementos de sellado secundario Las uniones entre la cara y el asiento con los elementos de la máquina donde se fijan (rotor o carcasa), deben ser sellado. En el ejemplo mostrado el asiento se fija a la carcas del equipo y esta unión se sella mediante un elemento de sellado estático, mientras que la unión entre la cara y el rotor se sella mediante un elemento de sellado dinámico. Este elemento de sellado es “dinámico” porque se mueve axialmente sobre el rotor junto con la cara del sello. Los elementos de sellado ilustrados son de sección transversal circular, conocidos como “o’rings”. Adicionalmente a su función de sellado, los elementos de sellado secundario funcionan como elementos de ajuste y centrado. El elemento de sellado de la cara ajusta y centra esta sobre el rotor, mientras que el elemento de sellado del asiento ajusta y centra este en la carcasa del equipo. Fuerza de cierre y fuerza de apertura La cara del sello es empujada contra el asiento mediante la fuerza mecánico de compresión del resorte y por la fuerza hidráulica generada por la presión del fluido a sellar. La suma de estas dos fuerzas se conoce como fuerza de cierre. En condición despresurizada la fuerza del resorte mantiene en contacto las superficies de rozamiento una contra otra. En operación dinámica, el fluido penetra entra las superficies de rozamiento y establece una separación de sellado. La presión del fluido es reducida en la superficie de rozamiento. La presión en la separación de sellado genera una fuerza de apertura que contra actúa con la fuerza de cierre. Momento de torsión El rozamiento entre las superficies de sellado causa un momento de torsión, parcialmente debido al rozamiento entre las superficies y la película del fluido y parcialmente debido al rozamiento directo entre las superficies. Este momento tiene que ser transmitido al rotor y a la carcasa del equipo. En el ejemplo de la figura E el momento de torsión es transmitido del rotor al resorte cónico mediante la interferencia que se logra entre el diámetro interior del resorte y el rotor, luego el resorte transmite el momento a la cara del sello a través de una ranura. En el asiento, el elemento de sellado secundario proporciona una fuerza de apriete entre en asiento y la carcasa del equipo, evitando que el asiento gire debido al rozamiento y por lo tanto el momento de torsión con la cara. Sentido de rotación. Debe atenderse el sentido de enrollamiento del resorte tal que el sentido de rotación lo mantenga con interferencia con el rotor. Materiales Los sellos mecánicos son fabricados de materiales especiales tales que sean resistentes a la abrasión, temperatura, presión y ataques químicos. 13

Materiales para las caras Los materiales de las caras deben cumplir con las siguientes características: • Bajo coeficiente de rozamiento, • Suficiente dureza para soportar la abrasión y tener un mínimo desgaste, • Alta conductividad térmica para eliminar el calor generado por el rozamiento, • Bajo coeficiente de expansión térmica para reducir los esfuerzos mecánicos, • Alto módulo de elasticidad para reducir las deformaciones Los materiales comúnmente empleados para fabricar las caras de los sellos mecánicos son: - Carbones artificiales - Metales - Carburos - Óxidos metálicos SELLOS DE EMPUJE Y SELLOS DE FUELLE Elemento de sellado secundario dinámico Uno de los más comunes tipos de sellos es el conocido como sello de empuje, donde el elemento de sellado secundario se mueve axialmente junto con la cara del sello. Otro grupo de sellos es aquel donde el desplazamiento axial de la cara es soportado por un fuelle, mientras que la parte que hace el sellado secundario permanece estática. Este tipo de sellos es adecuado en servicios con contenido de sólidos.

FIG G: Sello de fuelle de elastómero

La figura G muestra un sello mecánico de fuelle de elastómero rotatorio con un resorte sencillo colocado en su diámetro exterior. Sellos de fuelle metálico La figura H muestra dos sellos mecánicos de fuelle metálico rotatorio. El fuelle metálico actúa como un resorte. Los tipos de sellos de fuelle metálico son aplicados en servicios donde los sellos de fuelle de elastómero no son recomendables, tales como temperaturas extremas. 14

FIG H: Sello de fuelle metálico soldado (Izquierda) Sello de fuelle metálico rolado (Derecha)

Sellos mecánicos rotatorios y sellos mecánicos estacionarios Los sellos mecánicos también se clasifican como sellos rotatorios y sellos estacionarios. En los primeros la unidad de empuje está fija al rotor y gira junto con este, en los segundos, la unidad de empuje se fija a la carcasa del equipo. En la figura I se ilustra un sello mecánico estacionario para altas velocidades periféricas. Los sellos mecánicos rotatorios son aplicados en velocidades periféricas menores a 25 m/s.

FIG I: Sello mecánico estacionario para altas velocidades (1). Velocidad periférica de hasta 50 m/s; el anillo de bombeo integrado (2) genera un lujo de fluido para enfriar las caras del sello

Sellos mecánicos presurizados en su diámetro exterior y sellos mecánicos presurizados en su diámetro interior Esta clasificación se refiere al arreglo del sello mecánico con respecto al lado donde actúa la presión del fluido.

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Para sellos mecánicos presurizados por su diámetro exterior, la presión del fluido a ser sellado actúa desde el diámetro exterior de las caras. La fuga se mueve radialmente del diámetro exterior al interior de las cara. Los ejemplos anteriores, así como la mayoría de las aplicaciones son sellos de este tipo. La ventaja de este arreglo es que la presión del fluido así como la presión de apertura generada por la película lubricante contra actúan una contra otra minimizando la cantidad de fuga. Fluido buffer contra los sólidos En los sellos mecánicos presurizados en su diámetro interior, tanto la presión del fluido de proceso como la del fluido auxiliar (buffer) actúan desde el diámetro interior de las caras del sello. La fuga fluye radialmente desde el diámetro interior hacia el diámetro exterior de las caras, siendo por lo tanto mayor que en los sellos presurizados desde su diámetro exterior. Cuando existe presencia de sólidos en el fluido de proceso, debe emplearse un sistema de fluido auxiliar buffer a mayor presión que la del fluido a sellar, esto evitará que los sólidos pases entre las superficies de sellado y las dañen. Sellos mecánicos sencillos y sellos múltiples Los sellos mecánicos descritos anteriormente son sellos sencillos, en los cuales el fluido a sellar penetra entre la separación de sellado, lubricando las superficies de sellado, evitando su contacto. Lo que significa que los sellos sencillos solo pueden operar con fluidos con características lubricantes y que fluyan fácilmente. Fluidos no adecuados para los sellos sencillos Los sellos sencillos no pueden ser aplicados para sellar fluidos con las siguientes características: - Alta viscosidad - Contenido de sólidos - Peligrosos o explosivos - Químicamente agresivos - De presión de vapor cercana a la de operación Sello mecánico en arreglo doble Los fluidos con las características descritas anteriormente son sellados con sellos mecánicos en arreglo doble, los cuales operan con un sistema de fluido buffer a mayor presión (2 o 3 bar) que la del producto, evitando que este dañe los componentes del sello. La fuga normal es de fluido buffer hacia el lado producto y hacia la atmósfera, por lo que debe emplearse un fluido limpio, con propiedades lubricantes, compatible con el fluido de proceso y no peligroso para el ambiente. Arreglo tándem El arreglo tándem se define como dos sellos colocados en la misma orientación (figura J). El sello interno (lado producto) opera a la presión del fluido de proceso, mientras que el sello externo (lado atmosférico) opera a presión atmosférica. La fuga normal del sello interno se colecta en el sistema termosifón de lubricación del sello externo. 16

Los sellos en arreglo tándem se aplican cuando: la fuga del fluido de proceso puede ser enviada a un sistema de venteo aprobado. 1 Sello Mecánico interno (lado producto) 2 Sello Mecánico externo (lado atmosférico) 3 Cámara de sellado 4 Fluido de enjuague (quench) 5 Inyección/circulación del fluido de proceso (producto)

FIG J: Dos sellos mecánicos en arreglo Tandem

La presión del fluido de proceso es muy grande tal que debe abatirse en dos o tres fases de sellado la presión del fluido de proceso es negativa (vacío). Entonces el sistema de lubricación del sello externo también proporcionará la lubricación y enfriamiento necesarios a las caras del sello interno.

Sellos mecánicos en cartucho El término sello en cartucho es empleado para describir los sellos que forman una unidad completamente ensamblada lista para ser instalada en el equipo (figura K). Las ventajas de un sello en cartucho son: - Fácil y rápida instalación - Pueden ser probados en fábrica - Los componentes delicados (caras y empaques) son protegidos contra daños durante transporte y almacenamiento.

FIG K: Sello mecánico en cartucho

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Durante la transportación e instalación, los elementos de fijación (espaciadores) mantienen sin movimiento relativo los conjuntos dinámico y estático del cartucho. Estos espaciadores deben ser removidos del cartucho o girados 180° una vez que el cartucho se fijo adecuadamente a la carcasa y al rotor del equipo y antes de iniciar su operación. Sellos mecánicos lubricados con gas Los sellos mecánicos lubricados con gas (sellos de gas) son una moderna tecnología de sellado que pueden aplicarse en arreglo sencillo para el sellado de gases o bien en arreglo doble para sellado de líquidos en equipos rotatorios. Esta tecnología brinda ventas económicas de operación y mantenimiento debido a su bajo nivel de fuga de gas de sellos, operación sin desgaste de sus caras y bajo consumo de potencia. Los sellos de gas en arreglo sencillo son aplicados en sopladores, ventiladores y turbinas de vapor, reemplazando a los sistemas de sellado de poca eficiencia tales como laberintos, anillos de restricción e incluso sellos mecánicos lubricados con líquido, por ejemplo sellos lubricados con aceite de compresores rotatorios. Los sellos mecánicos de gas pueden aplicarse en bombas e incluso en agitadores y reactores. Diseño de los sellos de gas Para un adecuado diseño de un sello mecánico de gas se deben tomar en cuenta las variables que influyen sobre la geometría de la separación de sellado y por lo tanto en la cantidad de fuga, tales como la geometría y cantidad de ranuras aerodinámicas, el factor de empuje, la geometría y materiales de las caras (incluyendo cualquier deformación causada por las condiciones de operación), la velocidad, la presión a ser sellada, las características físicas del gas, de tal forma que se obtenga una mínima y óptima geometría de separación de sellado y por lo tanto una mínima cantidad de fuga, así como que la película de gas sea estable y las caras se mantengan sin contacto durante las fases de operación del sello.

APLICACIÓN DE SELLOS MECÁNICOS Parámetros de operación Los parámetros de operación de un sello mecánico son: - Fluido a sellar - Presión - Temperatura - Velocidad de rotación de las caras - Requerimientos técnicos asociados con el equipo y las instalaciones

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Sellado de diferentes tipos de fluidos Generalmente el sellado de fluidos químicamente agresivos es con sellos en arreglos dobles o tándem, tal que el sello interno en contacto con el fluido sea fabricado en materiales resistentes químicamente. En un arreglo tándem, la fuga del sello primario, la cual puede ser tóxica o contaminante, debe ser removida mediante el fluido de enjuague. Si se requiere protección al ambiente doble presurizados, los cuales operan lubricantes, compatible con el fluido ambiente, a una presión mayor (2 o 3 sello en el equipo.

se deben usar sellos mecánicos en arreglo con un fluido buffer limpio, con propiedades de proceso y no peligroso par el medio bar) que la que actúa en la cavidad para el

Sellado de fluidos conteniendo sólidos Para el sellado de fluidos conteniendo sólidos, las características de éstos, tales como tipo, tamaño y concentración son importantes y deben analizarse para diseñar y aplicar el tipo de sello correcto. Para resistir a la abrasión de los sólidos, deben emplearse materiales duros para las caras del sello, como el carburo de silicio. Los materiales suaves como el carbón grafito no son adecuados para estos servicios debido a que los sólidos, además de producir abrasión, se incrustan en la superficie de estos materiales, dañando severamente las caras del sello. Sellado de fluidos de alta viscosidad Una de las características de este tipo de fluidos es que tienen pobres propiedades lubricantes o bien ninguna lubricidad. En estas condiciones solo pueden aplicarse sellos en arreglo doble presurizados ya sea de gas o de líquido. El fluido de lubricación debe ser compatible con el proceso y no peligroso para el medio ambiente. Sellado de fluidos gaseosos Antiguamente el sellado de equipos que manejan gases se hacía con sellos de líquidos en arreglo doble. El uso de operación en seco (sin lubricación) está limitado a bajas presiones y velocidades. Actualmente con la tecnología de sellos de gas, los equipos que manejan gases limpios y no peligrosos para el ambiente, tales como ventiladores, sopladores y turbinas de vapor, son sellados con sellos de gas en arreglo sencillo, con la ventaja de menores fugas comparadas con las de laberintos o bujes de restricción. Sellos de gas para altas presiones Para aplicaciones en altas presiones, los materiales de los sellos de gas deben ser de un alto módulo de elasticidad. Por lo que el carbón no puede ser usado en estas condiciones. La deformación de las caras debe ser analizada y realizarse diseños que no permitan deformaciones mayores a 5 micrones (µm), para mantener la geometría adecuada de la separación de sellado y que esta ocurra a velocidades periféricas a partir de 0.5 m/s y se mantenga estable durante todas fases de operación del sello. 19

TECNOLOGÍAS PARA EL FUTURO Los límites de operación para la aplicación de los sellos mecánicos se extienden con el avance de la tecnología, requiriéndose sellos que operen en presiones, temperaturas y velocidades extremas, así como en fluidos con difíciles características físicas y químicas de controlar. Nuevos métodos de cálculo y diseño se están usando para crear modelos matemáticos que resulten en nuevos diseños de operación segura y confiable. El uso de sellos mecánicos de gas se hace cada vez más necesario y común debido a que estos pueden operar a grandes velocidades y presiones (con factores de carga-velocidad de hasta 5000 bar-m/s). Por ejemplo se están desarrollando diseños para sellar gases a presiones de haste 450 bar en velocidades de hasta 200 m/s. Además de la modernización de los métodos de cálculo, también el uso de modernos materiales se hace cada vez más patente, como por ejemplo el carbón tipo diamante (DLC) con el cual se recubren las caras de carburo de silicio de los sellos de gas para reducir el coeficiente de rozamiento durante las fases de contacto (inicio de operación y paro). Sistemas de monitoreo y diagnóstico La forma más común de verificar si el desempeño del sello es correcto es monitoreando la cantidad de fuga. Pero esta es imprecisa Se han desarrollado sistemas de diagnóstico para detectar pequeñas averías en el sello antes de que resulten en grandes fallas. Estos sistemas miden las variaciones de temperatura y presión en las caras del sello. Las señales pueden ser enviadas a una computadora para ser registradas y comparadas con los valores normales preestablecidos pronosticando el tiempo de vida del sello.

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TÉRMINOS TÉCNICOS Y ABREVIACIONES API (American Petroleum Institute), Instituto Americano del Petróleo. API610, Estándares para bombas centrífugas para refinerías de petróleo. API682, Estándares para sistemas de sellado para bombas centrifugas para las industrias química y petroquímica. Restricción axial, separación entre dos superficies anulares a través de la cual fluye un fluido y se reduce su presión Aglomerante, compuesto para proporcionar estabilidad estructural de los carburos, óxidos metálicos y carbones artificiales Carburo, compuesto de un metal, boro o silicón con carbón Carburo metálico, fundición dura de aleaciones o carburos metálicos sinterizados como carburo de tungsteno o carburo de titanio Coeficiente de rozamiento, la relación de la fuerza necesaria para deslizar dos superficies una contra otra con respecto a la fuerza de empuje (f = FR /F) necesaria para mantenerlas en contacto, donde FR y F son perpendiculares DLC (Diamond Like Carbon), carbón tipo diamante Arreglo doble, arreglo de dos sellos orientados en sentido opuesto o encontrado o en serie, para operar con un fluido buffer a mayor presión que la del producto Elastómero, hule flexible de muy bajo modulo de elasticidad y alta resilencia que puede recuperar su geometría original después de haber sido comprimido Análisis de Elementos Finitos, Método de cálculo numérico para modelar en computadora el comportamiento de cuerpos sometidos a esfuerzos. Rango de rozamiento, en tecnología de sellado es el término usado para definir el consumo de potencia por el rozamiento de las caras Sello hermético, es aquel que elimina completamente la fuga (por ejemplo: sellos estáticos, juntas y el acoplamiento magnético) Coeficiente Joule Thomsom, es la relación entre la presión y el cambio de temperatura cuando el flujo de un gas pasa por una restricción Factor de empuje, relación entre el área activa de presión y el área de rozamiento. Si el factor de empuje es igual o mayor que 1 el sello mecánico es no balanceado hidráulicamente, si es menor a 1 el sello se define como balanceado hidráulicamente 21

Matriz, estructura de material duro cuyos espacios vacíos son llenados con un aglomerante Módulo de elasticidad, relación entre el cambio de longitud con respecto al esfuerzo aplicado, determina la capacidad del material a ser deformado temporal o permanentemente por efecto de aplicar una fuerza de compresión o tensión. Valor pH (potencial hidrógeno), grado de acidez (pH = 0 a 6) o alcalinidad (pH = 8 a 14) o neutro (pH = 7) de una compuesto PTFE, Material plástico compuesto por poli-tetra-fluoro-etileno, químicamente inerte a todo tipo de fluidos. Restricción radial, pequeño espacio entre dos superficies cilíndricas que restringe el flujo de un fluido reduciendo su presión Presión de rozamiento de las superficies, es la presión a la cual están sometidas las superficies de rozamiento y es igual a la suma de la presión hidráulica del fluido más la presión que ejercen los o el elemento de empuje Arreglo tándem, arreglo de dos sellos orientados en la misma dirección. Normalmente para operar el sello externo a presión atmosférica Restricción en sellos mecánicos: restricción del flujo y de la presión

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MARCO TEÓRICO 1.0 BOMBAS CENTRÍFUGAS. Una bomba centrifuga es una máquina de consta de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja comúnmente llamada carcaza. Las paletas le dan energía al liquido por medio de la fuerza centrifuga; por lo tanto, una bomba centrifuga en su forma más simple está formada por dos partes principales. a) Una parte rotatoria que incluye un impulsor y una flecha. b) Una parte estacionaria compuesta de una carcasa, chumaceras.

estoperos

y

Salida Difusor

Empaquetadura Anillo de descaste

Ro de te

Eje

Entrada Voluta

FIG. 1: Esquema de una bomba centrífuga.

Los detalles constructivos de cada una de estas partes se verá en un próximo capítulo.

1.1. Tipos de bombas centrifugas. El desarrollo obtenido en la maquina motriz (motor eléctrico, motor de combustión interna, turbina de vapor, turbina de gas) que le da movimiento a las bombas centrifugas, ha ocasionado un adelanto muy grande en los diseños, velocidades y tamaños de las bombas así como también en su capacidad. Es por esto que cuando se trata de hacer una clasificación de las bombas centrifugas es necesario especificar sobre qué punto en especial está basada dicha clasificación, 23

pues es posible hacer la clasificación en función de: el número de pasos, del diseño mecánico de la cubierta de la posición de la flecha, de la velocidad, del liquido bombeado, etc.; por lo tanto, pasamos a clasificar las bombas centrifugas que mas se usan en la industria mexicana. 1.1. a. Clasificación pasos.

de las bombas centrifugas en función del número de

a) De un paso. Es aquella bomba en la que la altura de elevación que alcanza con un solo impulsor. b) De varios pasos. Cuando la altura de elevación no se alcanza con un solo impulsor, es necesario poner otro u otros impulsores de tal manera que la descarga del 1º sea la succión del 2º; la descarga del 2º sea la succión del 3º. Y así sucesivamente hasta alcanzar la altura deseada. 1.1. b. Clasificación de las bombas centrifugas en función del diseño mecánico de la cubierta. a) Con cubierta de seccionamiento axial. Las bombas con cubierta o cuerpo de seccionamiento axial, son aquellas en las que dicho cuerpo esta seccionado a todo lo largo de la flecha. b) Con cubierta de seccionamiento radial. Las bombas con cubierta o cuerpo de seccionamiento axial, son aquellas en las que dicho cuerpo esta seccionado a todo lo largo de la flecha. 1.1. c. Clasificación de las bombas centrifugas en función de la posición de la flecha. a) De flecha horizontal. b) De flecha vertical. A estas bombas se les conoce simplemente como bombas horizontales o bombas verticales. 1.1. d. Clasificación de las bombas centrifugas en función del servicio. Dentro de esta clasificación tenemos: a) b) c) d) e) f) g)

Bombas para agua. Bombas para aceite. Bombas para caldera. Bombas para extracción de condensados. Bombas de trasiego. Bombas de achique. Bombas para inyección de reactivos. 24

1.1. e. Clasificación de las bombas centrifugas en función de la altura de elevación. Atendiendo a la altura de elevación las bombas centrifugas pueden dividirse en: a) Bombas de baja presión. b) Bombas de presión media. c) Bombas de alta presión. 1.2. Partes constructivas de las bombas centrifugas. Debido a la gran variedad de fabricantes de bombas centrifugas y a que cada uno de ellos le pone el nombre que quiere a determinada parte de la bomba, hay partes que tienen dos o más nombres. A continuación se da una relación de los nombres de las partes de la bomba con los que se conoce más comúnmente. En las figuras 2, 3 y 4, se encuentran marcadas las partes con el numero que en la lista tienen asignado.

FIG. 2: Bomba horizontal de voluta de doble acción de un solo paso.

1. Cuerpo, carácter, cubierta, carcaza, volunta, caracol, caja 1. A.- Cubierta (Parte inferior) 1. B.- Cubierta (Parte superior) 2. Impulsor, impelente, hélice 3. Flecha de la bomba. 4. Anillos de la caja, anillo de la cubierta, anillo estacionario, anillo de la campana

5. Campana, tapa de la succión 6. Anillo del impulsor 7. Tapa del estopero, caja de empaques 8. Empaque. 9. Manga de la flecha, laina, camisa. 10. Vaso de descarga de la bomba, tazón. 11. Chumacera o balero interior, chumacera o balero lado cople. 25

12. Chumacera o balero exterior, chumacera o balero lado opuesto al cople 13. Prensa estopa, prense. 14. Tuerca de la manga de la flecha 15. Tuerca del balero 16. Tuerca del impulsor 17. Farol, linterna 18. Portabalero interior, caja baleros lado cople 19. Cuña del impulsor 20. Portabalero exterior, caja baleros lado opuesto al cople 21. Tapa de cojinete (interior), tapa interior de la caja de baleros 22. Tapa de cojinete (exterior) tapa exterior de la caja de baleros. 23. Buje del tazón, chumacera 24. Reten deflector de aceite. 25. Medio cople motor

26. Medio cople bomba 27. Cuña del acoplamiento. 28. Bujes del acoplamiento. 29. Tuerca del acoplamiento. 30. Tornillos del cople, pernos del cople 31. Buje de la campana. 32. Tapa de registro para inspección 33. Collar de tope, cuña seccionada, anillo seccionado, seguro o candado del impulsor. 34. Espaciador de los baleros. 35. Cubierta tubular de la flecha, tubo interior, guardad de la flecha, chaqueta. 36. Tubería de descarga.

FIG. 3: Vaso de bomba vertical difusora de foso lleno.

FIG. 4: Vista de una bomba de flecha vertical de succión en el extremo con una cubierta de doble voluta.

37. Cojinete de conexión, cople - chumacera de la chaqueta. 38. Copa de engrase 39. Tubo para el sello

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1.3. OPERACIÓN DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS. En una bomba centrifuga, el líquido penetra al impulsor o rodete por el centro y es arrastrado por los álabes del impulsor aumentando su presión y su velocidad. En su movimiento de rotación el rodete impulsa al líquido en forma continua hacia la carcaza en tanto que una nueva cantidad de líquido penetra al rodete a través de la tubería de succión. La mayor parte de la energía del liquido que abandona al rodete es energía cinética, por lo que en toda bomba centrifuga se procura conservar esta energía para transformarla en energía de presión lo cual se logra disminuyendo la velocidad del liquido. Para seleccionar una bomba centrifuga es necesario conocer: el gasto y la altura de elevación. 1.3. a. Altura de elevación. La carga total contra la cual debe operar una bomba está formada por los siguientes componentes: a) b) c) d) e)

Carga estática Diferencia de presiones que existen en el líquido Carga de fricción Pérdidas de entrada y salida Elevación correspondiente a la velocidad.

1.3. b. Carga estática La carga estática total de un sistema es la diferencia de nivel entre el nivel del líquido de descarga y el nivel del líquido de succión tal como se ve en las figuras 5, 6 y 7 en las que: hs = Carga estática de succión. hd = Carga estática de descarga. ht = Carga estática total. 1.3. c. Diferencia de presiones que existen en el líquido. Si el nivel del líquido de succión o el de descarga o ambas están a otra presión que no sea la atmosférica tal como se ve en la figura 6, la carga total contra la que va a trabajar la bomba se verá afectada por la diferencia de presiones existentes.

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1.3. d. Carga de fricción La carga de fricción es la carga equivalente que es necesaria para vencer las pérdidas de fricción por el flujo del líquido a través de la tubería, válvulas, codos, etc. Esta carga varia con: 1) La cantidad de líquido bombeado. 2) El tamaño, tipo y condición de la tubería y accesorios. 3) El tipo de líquido bombeado.

FIGURA 5.- Alturas de elevación, depósitos abiertos.

FIGURA 6.- Alturas de elevación, depósitos cerrados.

FIGURA 7.- Alturas de elevación.

1.3. e.- Pérdidas de entrada y salida Como su nombre lo indica, estas pérdidas se tienen al pasar el líquido del depósito que lo contiene a la tubería de succión de la bomba y de la tubería de descarga de la bomba al depósito de descarga. La magnitud de estas pérdidas depende del diseño de la entrada y salida del líquido siendo menores cuando en la entrada se tiene una boca acampanada y en la descarga un cono largo.

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Estas pérdidas algunas veces son consideradas como parte de las perdidas de fricción de la tubería de succión y descarga; sin embargo, es preferible considerarlas separadas para no pasarlas por alto y poder ver claramente si una o ambas perdidas son excesivas. 1.3. f.- Elevación correspondiente a la velocidad La elevación correspondiente a la velocidad es la energía cinética o de movimiento en un líquido en cualquier punto y se puede calcular por medio de la siguiente igualdad.

V2 hv  2g

. . . . . . . . . . . . . (1)

en la que h: elevación correspondiente a la velocidad y cuya unidad es el metro. V: La velocidad en m/seg. g: Aceleración debida a la gravedad e igual a 9.81 m/seg2.

FIGURA 8.- Bomba tipo difusor

1.3.1 Funcionamiento de las cubiertas El impulsor de una bomba centrifuga descarga líquido a una velocidad que dependerá de la del impulsor y generalmente es una velocidad alta. El objeto de la cubierta de la bomba es reducir esta velocidad y convertir la energía cinética en energía de presión ya sea por medio de una voluta o un conjunto de alabes difusores. Las bombas de voluta reciben este nombre debido a la forma al envolver al impulsor. Una bomba centrifuga del tipo difusor se ilustra en la figura 8, y en ella se puede observar que tiene la ventaja de balancear las reacciones radiales en el rotor, cosa que no sucede en las bombas de voluta sencilla; sin embargo, cuando la bomba no 29

trabaja a plena capacidad , el liquido en movimiento choca con los alabes fijos del difusor, ya que no se corresponden al Angulo de los alabes y el Angulo por el cual sale el liquido del impulsor, lo que produce turbulencias que reducen la altura total de elevación generada. 1.3.1. a.- Cubiertas divididas Una cubierta dividida es la que está hecha de dos o más partes, y podemos tener: cubierta dividida axialmente y cubierta dividida radialmente. a) Cubierta dividida axialmente. Si las cubiertas divididas axialmente se sujetan a altas presiones, tienden a “soplar” por la junta de la división, lo que provoca escurrimientos; esto es posible evitarlo disminuyendo el espesor del empaque a medida que la presión aumenta y reforzando con costillas interiores y exteriores a la cubierta, así como también aumentando el diámetro y número de los tornillos que sujetan a las tapas entre sí. Este tipo de cubiertas se usa para presiones máximas de 112/kg/cm 2 basadas en una operación de 3600 r.p.m. Estas cubiertas divididas axialmente deberán de tener unas guías cónicas para poder armarlas con precisión después de haberlas abierto. b) Cubiertas divididas radialmente. Las cubiertas divididas radialmente se usan desde hace muchos años en bombas de varios pasos y se conocen con el nombre de “cubierta de anillos” o tipo “dona” y en ellas dos o más impulsores se metían dentro de un cuerpo en cuyo interior estaban colocados los alabes del difusor y los conductos del líquido para pasar del primer impulsor al segundo, tercero, etc. En diseños posteriores, las secciones de cada uno de los pasos así como también las secciones de succión y descarga se mantenían unidas por medio de largos pernos que los atravesaban. En estas bombas se tiene problemas en el desarmado y armado ya que las secciones de succión y descarga tienen que abrirlas cada vez que se repara la bomba. Para resolver este problema se diseñó una bomba de doble cubierta, la cual mantuvo las ventajas del diseño de cubierta radialmente dividida y resolvió el problema de desarmarlas. El principio básico de este diseño consiste en encerrar las partes móviles de una bomba centrifuga de varios pasos en una cubierta interior y construir una segunda cubierta alrededor de ella. El espacio entre las dos cubiertas se mantiene a la presión de descarga del último peso de la bomba. El diseño de la cubierta interior puede ser axialmente dividida o radialmente dividida. Para evitar el escurrimiento, si la cubierta esta axialmente dividida, esta se encuentra 30

encerrada en un barril solido de acero fundido o forjado en el quela presión del liquido es mayor que la presión interna promedio en la bomba, lo que hace que la cubierta interior esté sujeta a compresión y la unión axial permanezca apretada. La bomba de doble cubierta, con la interior radialmente dividida, es una bomba con cubierta de anillos, la que después de armada se coloca dentro de una cubierta de forma cilíndrica de acero forjado, en la que la succión y descarga forman una sola unidad con dicha cubierta y el conjunto interior de la bomba se puede sacar sin tener que desembridarla de la tubería. Tiene la ventaja de tener todas las juntas de alta presión y entre pasos del tipo de anillo que es el que más fácilmente se mantiene apretado bajo altas presiones. 1.3.2 Impulsor El impulsor es la parte vital de una bomba centrifuga pues hace girar la masa del liquido con la velocidad periférica de lo extremos de lo alabes determinando así la presión de trabajo de la bomba. En función de la entrada del líquido al impulsor, este se divide en: a) Simple succión b) Doble succión En el de simple succión, el líquido entra por un solo lado del impulsor como lo muestra la figura 9, mientras que en el de doble succión, el agua entra por dos lados o lo que es lo mismo son dos impulsores de una sola succión colocados uno contra el otro como se ve en la figura 10.

FIGURA 9.- Flujo en impulsor de simple succión.

FIGURA 10.- Flujo en impulsor de doble succión.

Para una bomba de un solo paso con cubierta axialmente dividida se prefiere un impulsor de doble succión ya que teóricamente se encontrara balanceado evitando la necesidad de utilizar un cojinete de carga axial. Para bombas pequeñas con cubierta radialmente dividida, se prefiere un impulsor de una succión por ser más fácil de fabricar ya que es demasiado angosto y seria problemático, en un espacio tan pequeño, hacer dos entradas de líquido. 31

FIGURA 11.- Diferentes tipos de impulsores

En función del diseño mecánico, lo impulsores se dividen en: a) Abiertos b) Semi-Abiertos c) Cerrados Un impulsor abierto es aquel que consta únicamente de los alabes que están sujetos a un cubo central que sirve para montar en la flecha. Un impulsor semi-abierto es aquel que además de los álabes tiene una pared por un lado, lo que le da mayor resistencia. El impulsor cerrado es aquel que consta de paredes laterales que encierran totalmente a los alabes, desde el ojo de la succión hasta la periferia. 1.3.3 Anillos de Desgaste. Los anillos de desgaste son una junta de escape entre el impulsor y la cubierta; dependiendo de la parte en que se encuentra instalado el anillo de desgaste se denominará: a).- Anillo de desgaste de la caja, carcasa o cubierta. b).- Anillo de desgaste del impulsor. En las bombas, se puede tener anillos de desgaste de la caja, anillos de desgaste del impulsor o ambos anillos de desgaste. Existen varios diseños para los anillos de desgaste y la selección del tipo más apropiado dependerá del líquido por manejar, la diferencia de presiones entre la junta de escurrimientos y el diseño de cada bomba. Los anillos de desgaste más comúnmente usados son los del tipo plano y los del tipo “L” ilustrados en la figura 12 y 13 respectivamente. 32

FIGURA 12.- Anillos tipo plano.

FIGURA 13.- Anillos tipo “L”.

Existen otros tipos de anillos de fricción cuyo uso es menos frecuente; ellos son los anillos del tipo de laberinto o también llamados anillos de interferencia y los anillos de escalón, los cuales se encuentran representados en las figura 14.

FIGURA 14.- Anillos de desgaste en laberinto.

Los anillos de desgaste lavados con agua a presión han tenido un gran auge en los últimos años. En ellos se lleva liquido limpio (a una presión mayor que la del lado de descarga de los anillos), por medio de una tubería y se distribuye a través de un orificio practicado en el anillo fijo. Para que este lavado fuera ciento por ciento eficiente en bombas que mueven agua cruda para servicio o en aquellas que el líquido contiene arena, seria necesario que la cantidad de líquido inyectado fuera lo suficiente como para que llenara el espacio comprendido entre los dos anillos en toda su periferia. En la figura 15, puede verse una bomba con este tipo de anillo.

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FIGURA 15.- Anillo de escalón.

FIGURA 16.- Anillo “lavado”

Tratándose de bombas verticales que manejan líquidos que contienen arena o mugre, este se queda en el espacio entre anillos cuando la maquina esta fuera de servicio y aun en lugares muy próximos a este espacio ya que es la parte mas baja de la bomba. Al arrancar la bomba toda esta mugre o arena es arrastrada dentro de los anillos causando desgaste. Para evitar este desgaste, en bombas medianas y grandes, se utiliza un anillo de tipo de retención como lo muestra la figura 16. Los materiales de que están hechos estos anillos de desgaste son combinaciones de: a) b) c) d) e)

Bronce con otro bronce distinto. Hierro fundido con bronce. Acero con bronce. Metal monel con bronce Hierro fundido con hierro fundido

FIGURA 17.- Anillo de retención.

La tolerancia o espacio libre entre anillos normalmente viene dado por el fabricante de la bomba, ya que dependerán del material de que están hechos los anillos del líquido manejado, la temperatura y la viscosidad del líquido. Sin embargo podemos generalizar diciendo que el diámetro interior del anillo rozante de la caja es igual al diámetro exterior del anillo del impulsor mas 0.002 “por cada pulgada de diámetro. 34

Esto quiere decir que si el diámetro exterior del anillo rozante del impulsor es de 3” deben dar 3.006” de diámetro interior al anillo de la caja; si el diámetro exterior es de 4” el diámetro interior debe ser de 4.008” si el diámetro exterior es de 5”, el diámetro interior debe ser de 5.010” y así sucesivamente. Naturalmente, las recomendaciones del fabricante por lo que respecta al material y la tolerancia de los anillos rozantes deberán aceptarse como buenas. 1.3.4 Flechas La función básica de la flecha de una bomba centrifuga es transmitir los movimientos que se presentan al arrancar y durante la operación mientras sostiene al impulsor y a todas sus partes giratorias de la misma.las fuerzas que actúan sobre las flechas son: a) La torsión debida al movimiento que le proporciona la maquina motriz. b) El peso de las partes que van unidas a la flecha. c) Las fuerzas hidráulicas como radiales como axiales. Todas estas fuerzas deben de tomarse en cuenta para el diseño de una flecha, ya que la deformación de la flecha siempre debe ser menor al espacio libre más pequeño que haya entre las partes giratorias y las estacionarias.

IMPULSOR CARCAZA

FLECHA

RODAMIENTOS

EMPAQUE

FIGURA 18- Flecha de la bomba centrífuga.

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La mayoría de las flechas, se protegen contra la erosión, corrosión y desgaste por medio de mangas conocidas también con el nombre de lainas. Como al meter estas mangas en flechas de bombas pequeñas se tienen varios problemas (entre los que destacan los de espacio suficiente) en este tipo de unidades se utilizan flechas de un material resistente a la corrosión y al desgaste, tal como el acero inoxidable. 1.3.5 Mangas en las flechas (Lainas). La función más común de una manga de flecha es proteger a la flecha del desgaste producido por el empaque, el estopero o en el sello mecánico. Es por esto que las mangas de flecha que tienen otras funciones reciben nombre específicos para indicar un propósito. Así por ejemplo, una manga de flecha usada entre dos impulsores de una bomba de varios pasos, (junto con el casquillo o chumacera) para formar una junta de escurrimiento entre los pasos se llamara manga de entrepasos o manga reparadora. Existen varias maneras de fijar las mangas exteriores en las bombas centrifugas y son: a).- Con tuerca en la flecha que aprisiona la manga. Se evita la rotación de la manga con cuña que generalmente es prolongación de la cuña del impulsor (contacto directo de impulsor y manga). b).- En forma similar ala anterior, solo que entre el impulsor y la manga existe una tuerca que oprime al impulsor, por lo quela cuña de la manga será una cuña independiente y la manga estará en contacto con la tuerca del impulsor. c).- Manga con rosca interior. La rosca interior de esta manga, está hecha de tal manera que al rodar la bomba, la manga tendera a apretarse. Esta manga se enrosca en una cuerda que está hecha en la flecha. d).- Manga con rosca exterior. Para fijar esta manga es necesario tener una tuerca fija en la flecha. Lo cual se hace por medio de un perno remachado que atraviesa tanto la tuerca como la flecha. Con objeto de evitar el escurrimiento del líquido entre una manga exterior y la flecha es necesario colocar un empaque generalmente hecho de hule, teflón o aluminio. Los materiales de que están hechas las mangas de flecha deben de admitir un acabado muy fino, de preferencia un pulimento de espejo, porque en caso contrario, al estar en contacto con el empaque generara una gran fricción y aumento de temperatura. Generalmente se hacen mangas de bronce duro, acero al cromo o aceros inoxidables, pero tratándose de condiciones muy severas, las mangas llevan un tratamiento de endurecimiento en el exterior. 36

1.3.6 Estoperos o cajas de empaque. Los estoperos o cajas de empaque, tienen la función principal de proteger la bomba contra escurrimiento los puntos en que la flecha atraviesa la cubierta, cuando se trata de bombas cuya presión es superior a la atmosférica; y si la presión en el interior del estopero es inferior a la atmosférica; y si la presión en el interior del estopero s inferior a la atmosférica, evita la entrada de aire a la bomba, tal como sucede en una bomba de vacío. El estopero es un hueco cilíndrico en cuyo interior se alojan varios anillos de empaque que van alrededor de la manga. Cuando el estopero tiene un sello de líquido se utiliza un anillo perforado conocido con el nombre de “farol o jaula” que separa los anillos del empaque. Este empaque se comprime para dar el ajuste deseado por medio de una prensa estopas. El fondo del estopero puede formarlo la misma cubierta, un buje al fondo o un anillo conocido como “asiento del empaque” y están fabricados de una sola pieza y detenidos por medio de una junta amachimbrada que evita que gire. El farol se usa en bombas que manejan líquidos inflamables o químicamente activos y peligrosos, ya que evita que el líquido bombeado salga al exterior. Generalmente viene seccionado en dos mitades para facilitar su instalación. Algunas veces este farol es utilizado para introducir un lubricante que evitara el desgaste de la manga.

FIGURA 19.- Caja de empaque.

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Con objeto de eliminar el calor generado por la fricción del empaque con la manga y obtener una vida más prolongada del empaque, las bombas tienen chaquetas de agua en los estoperos. Existen empaques de distinto material cada uno de ellos se adapta a determinado servicio. Las más comúnmente usadas son: a) Empaque de asbesto. b) Empaque metálico. El asbesto es el material de empaque más común, para servicio general en presiones inferiores de 14 kg/cm2. La empaquetadura de asbesto esta prelubricada con grafito o un lubricante inerte. La empaquetadura metálica está formada de cordones metálicos o lámina delgada alrededor de un alma de asbesto o plástico y está impregnada de un lubricante o grafito. Las láminas pueden ser de babbitt, aluminio o cobre. Muchos otros tipos de empaquetadura se suministran de acuerdo con especificaciones del cliente, por ejemplo empaquetadura de cáñamo en cuerda o trenza encebado o grafitado, empaquetaduras de teflón y otras muchas características y aplicaciones vienen dadas en los catálogos de los fabricantes de los mismos. Las empaquetaduras se suministran en forma de rollo continuo, en forma de espiral o en anillos preformados. Cuando se usa empaquetadura en forma de espiral o rollo continuo es necesario cortar los anillos un poco mas chicos dejando un espacio libre entre los extremos, el cual es llenado al momento de la expansión. El corte que se hace en estos anillos debe ser diagonal. De ser posible, deben usarse anillos ya preformados que se meten al tamaño exacto y por juegos; con ellos se asegura un ajuste perfecto ala manga y ala caja de empaque, obteniéndose igual cantidad de empaque a todo lo largo del estopero. Algunos juegos se suministran con dos o más diferentes clases de empaque, por ejemplo alternando anillos suaves y duros. 1.3.6. a. Prensa – Estopas. La función del prensa–estopas, es apretar el empaque para hacer que selle tanto en la caja de empaques como en la manga. Los prensa–estopas pueden tener varias formas y se encuentran: a) Prensa – estopas sólidos. b) Prensa – estopas divididos.

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Los prensa - estopas divididos están hechos en mitades de tal manera que se puede sacar de la flecha sin desmantelar la bomba, lo que proporciona un espacio mayor cuando se trata de reempacar. Las dos mitades se mantienen juntas con tornillos. Cuando el liquido bombeado es un liquido inflamable, generalmente se utiliza un prensa – estopas conocido con el nombre de “sofocante” el cual consta de una cámara en la que Se introduce agua que se mezcla íntimamente con el escurrimiento que tiene la caja de empaques, bajando su temperatura si el liquido es volátil, absorbiéndolo. Generalmente los prensa – estopas se hacen de bronce, aunque también las hay de hierro colado o acero recubiertos con bronce. 1.3.7 Sellos Mecánicos. Al estudiar los estoperos o cajas de empaques, dijimos que los sellos en la manga y en la caja de empaque se obtiene por medio de anillos de empaques forzados entre las dos superficies y sostenidos por una prensa – estopas. También se vio que para reducir el escurrimiento, bastara con aumentar la presión del prensa – estopa, pero que era conveniente no suprimir en su totalidad el escurrimiento. Sin embargo después de haber apretado el empaque hasta un punto determinado, el escurrimiento continúa sin importar que se apriete aun más. Este apriete, causa mayor fricción; el calor generado no se elimina tan rápidamente como se produce y el estopero deja de funcionar. Aun antes de que se llegue a esta condición las mangas pueden rayarse que es imposible volver a empacar si no se cambian dichas mangas. Por este motivo, cuando se trata de evitar totalmente el escurrimiento por estar manejando un líquido toxico, o se tengan presiones demasiado altas sencillamente que el liquido manejado actué como solvente de los lubricantes normalmente utilizados para lubricar la empaquetadura no es conveniente tener este tipo de sello totalmente y que en la actualidad se conoce como “Sello Mecánico”. Aunque los sellos mecánicos pueden variar en su construcción según el fabricante, todos ellos están basados en el mismo principio: “todas las superficies que hacen el sello” se encuentran localizadas en un plano perpendicular a la flecha y constan de dos superficies pulidas a espejo una de las cuales gira junto con la flecha deslizando sobre la otra que es estacionaria”. Las superficies que hace el sello son materiales distintos y se mantienen en contacto debido a la presión que ejercen uno o varios resortes; debe haber una película de liquido entre las dos superficies que les proporcionaran lubricación y enfriamiento, al mismo tiempo que reduce el desgaste. Los sellos mecánicos no deben usarse en maquinaria que maneje aire o gas (por ejemplo en sopladores o turbinas) ya que si trabajan “secos fallaran rápidamente.

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FIGURA 20.- Diferentes tipos de sellos mecánicos.

Sin embargo, es posible utilizar este tipo de sello, en bombas que manejen líquidos que contienen sólidos en suspensión, Siempre y cuando estos se retengan para evitar que penetren entre las caras en contacto o vayan a obstruir el funcionamiento del resorte. En un sello mecánico existen tres partes en donde debe existir un buen sello, de lo contrario, este sello mecánico no trabaja como tal y dejara salir líquido, estas partes son: a) Entre el elemento estacionario y la cubierta. b) Entre el elemento giratorio y la flecha o la manga de la flecha. c) Entre las caras giratorias y estáticas Para obtener el primer sello se usan anillos en forma de “0” de un material capaz de absorber y tomar todos los desperfectos de la superficie por sellar, por lo que generalmente son de hule, teflón o cualquier otro material similar. Para obtener el segundo sello, se usan anillo de hule fuelles de hule o empaques metálicos que generalmente son de aluminio. Finalmente el tercer sello se obtiene con un buen pulimento y apriete entre las caras en contacto que generalmente son de acero endurecido y carbón, acero endurecido y porcelana o bronce endurecido y porcelana. Las partes de que consta un sello mecánico son: (Ver figura 21)

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Parte giratoria

Parte estática

FIGURA 21- Sello mecánico tipo “U”

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Manga o laina. Asiento del resorte. Pernos. Resorte. Caja del resorte. Empaque en “u”. Caja giratoria. Cara estacionaria (carbón).

9. Empaque del carbón. 10. Empaque de la brida. 11. Brida del sello. 12. Empaque auxiliar. 13. Tornillos del prensa – estopas. 14. Prensa – estopas auxiliar. 15. Tuercas del prensa – estopas.

1.3.8 Cojinetes. La función de los cojinetes en las bombas es mantener el rotor en correcto alineamiento con las partes estacionarias. Los cojinetes que le dan colocación radial al rotor se conoce con el nombre de cojinetes radiales o de alineación y los que fijan al rotor axialmente se les conoce con el nombre cojinetes axiales, de empuje o de aguante. En las bombas horizontales, con cojinetes a cada lado, estos se designan por la colocación y tenemos: a) Cojinetes interiores o de lado cople. (L.C) b) Cojinetes exteriores o del lado opuesto al cople. (L.O.C). Este tipo de bombas generalmente el cojinete de aguanta va colocado del lado opuesto al cople (L.O.C) y el cojinete radial se coloca en el lado cople (L.C). Tratándose de bombas verticales se sigue la misma nomenclatura. Los cojinetes están montados en una caja que se fija a la carcasa o formando parte de ella; esta caja además de soportar los cojinetes se utiliza para contener el aceite lubricante. 41

Al girar la flecha sobre el cojinete, se genera calor, el cual es disipado por radiación, por enfriamiento a través de un enfriado o por medio de una chaqueta de agua de enfriamiento colocada dentro de la misma caja del cojinete. Los cojinetes pueden ser rígidos o autoalineables; estos últimos son aquellos que como su nombre lo indica, automáticamente se ajustan a un cambio en la posición de la flecha. En cojinetes de babbitt (conocidos con el nombre de chumaceras), el nombre de auto- alineables se aplica a aquellos que tienen ajuste esférico en la caja. En cojinetes resistentes a la fricción (comúnmente conocidos con el nombre de baleros), los auto – alineables son aquellos cuya pista exterior esta máquina interiormente en forma esférica, permitiendo que la pista interior se mueva libremente. Existe otro tipo dentro de los mismos baleros autoalineables en los que la pista exterior esta maquinada para que al entrar en la caja tenga un ajuste esférico. 1.3.8. a. Principios básicos de los cojinetes. Como el coeficiente de fricción de rodamiento es menor que el coeficiente de fricción de deslizamiento, no es posible considerar un balero en la misma forma que una chumacera. En el balero, la carga se lleva en un punto de contacto de la bola con la pista, sin rozamiento o deslizamiento, sino que lo hace por rodamientos sobre la pista y además el punto de contacto está cambiando constantemente por lo que el calor generado no es una cantidad apreciable. En la chumacera, hay un rozamiento constante de una superficie sobre otra y la fricción debe de reducirse por medio de un lubricante, ya que de lo contrario, el calor generado aumentara hasta el grado de hacer que la chumacera quede inservible. 1.3.8. b. Cojinetes resistentes a la fricción (Baleros). Teóricamente los baleros operados e una velocidad constante, no requieren lubricación. Sin embargo no existe una velocidad absolutamente constante y cada variación por muy pequeña que sea, hace que las bolas de un balero se atrasen o adelanten en la pista causando un deslizamiento casi in apreciable pero existente. Además, debido ala carga que soporta los baleros, las bolas sufren una ligera deformación modificando su asiento de un punto a una pequeña superficie que ocasiona deslizamiento. Es por esto que a los baleros hay que darle lubricación, los baleros de aguante se construyen para resistir cargas por puro movimiento rodante en un contacto angular. Como esta carga axial se repartirá en partes iguales, en cada una de las bolas, por lo que el espacio entre ellas debe de ser y permanecer exactamente igual; esto se lograra por medio por medio de una jaula de reten o puente, la cual no recibe carga, pero al contacto entre ella y la bola produce fricción de deslizamiento generando calor. Esta es la razón por la que los baleros de empuje siempre están de una caja con chaqueta de agua.

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FIGURA 22.- Rodamientos rígidos de bolas.

Los baleros más comúnmente usados en bombas centrifugas son: 1. Rígidos de una o dos hileras de bolas, que tienen gargantas profundas sin orificio para la entrada de las bolas. Debido a la profundidad de las gargantas, al tamaño de las bolas y al íntimo contacto entre bolas y gargantas, este tipo de rodamiento tiene gran capacidad de carga incluso en sentido axial; por consiguiente este balero es muy adecuado para resistir cargas en todas direcciones. Su diseño le permite soportar un empuje axial considerable, aun funcionando a altas velocidades. 2. Doble hilera autoalineable; las bolas tiene un camino esférico común en la pista exterior que lo hace auto – alineables por lo que resulta insensible a ligeras fallas de alineación en la flecha originadas por errores en la cimentación, montaje de los baleros, torceduras de la flecha, etc. Por el mismo motivo, el rodamiento no puede ocasionar flexiones en la flecha, lo cual es de gran importancia en bombas que requieren alta velocidad. 3. De contacto angular con una sola hilera de bolas en el cual, la presión ejercida por las bolas esta dirigida en Angulo agudo con respecto al eje. Como consecuencia de este disposición, el rodamiento es especialmente apropiado para resistir gran carga axial, debiendo montarse el mismo en contra posición con otro rodamiento que pueda recibir la carga axial existente en sentido contrario.

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1.3.8. c.- Lubricación de baleros La mayoría de las bombas centrifugas para servicio en una refinería, se surten son cojinetes lubricados con aceite; sin embargo, en las bombas para uso marino, la preferencia es por bombas lubricadas por grasa. En los baleros lubricados por grasa, la grasa empacada dentro del balero, es arrojada hacia afuera por el movimiento de rotación de las bolas creando una ligera succión en el carril interior. La grasa expulsada se enfría por el contacto con la caja y así es llevada nuevamente al carril interior formándose una corriente continua de grasa para lubricar y enfriar el balero. Este método de lubricación requiere mínima atención y ha probado ser muy satisfactorio. Como las cajas de baleros en las bombas verticales requieren sellos para evitar el escape del lubricante generalmente se prefiere la grasa, porque disminuye la velocidad de escurrimiento. Un balero completamente lleno de grasa evita la circulación apropiada en si mismo y en su caja. Por lo tanto, se recomienda dejar un espacio vacío en la caja. Una cantidad excesiva de grasa hace que se caliente el balero y la grasa fluirá hacia afuera para aliviar la situación; a menos que el exceso de grasa pueda escapar el balero fallara muy pronto. Los baleros lubricados con aceite, requieren un método adecuado para mantener un nivel apropiado en la caja. Este nivel debe estar cerca del centro la bola más baja, cuando la unidad esta parada. Algunas veces se utilizan anillos lubricadores para abastecer de aceite a los baleros desde el depósito en la caja, otras veces se utilizan aceiteras de nivel constante y otras veces los dos sistemas. 1.3.8. d. Cojinete de manga (chumacera) Aunque los cojinetes sencillos de chumacera cilíndrica o de manga han sido substituidos por baleros, en la mayoría de los diseños de las bombas todavía tiene un gran campo de aplicación; algunas razones por las que se siguen usando son: su economía de construcción; en trabajo pesado con diámetro de flechas de tales proporciones no consideradas fácilmente baleros de esa medida; en bombas verticales sumergidas en el que el cojinete está en contacto con el agua etc. La mayor parte de las chumaceras se lubrican con aceite y el material de que están hechas pueden variar; sin embargo, las chumaceras de babbitt son las preferidas para el servicio de trabajo pesado. La chumacera consta de una capa de babbitt de 3.175 milímetros de espesor o más que está anclada en la concha de la chumacera (que es de fierro fundido) por medio de ranuras de cola de pato. Para asegurar una adherencia perfecta, las conchas primeramente se estañan y posteriormente se vacía el babbitt a la temperatura de fusión del estaño.

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Raras veces se usan chumaceras en bombas horizontales domo impulsor volante; más bien se usan en aquellas diseñadas con cojines en ambos extremos. Para este tipo de bombas puede haber los siguientes arreglos de las chumaceras: a) Chumacera radial en un extremo, y chumacera radial axial en el otro. b) Dos chumaceras radiales, uno en cada extremo y un balero de carga axial en uno de los extremos. c) Dos chumaceras radiales con bordes o caras en los extremos actuando en combinaciones con topes. La lubricación en las chumaceras puede ser de dos tipos: a) Por medio de anillo b) Forzada por medio de la bomba En una chumacera lubricada por el sistema del anillo, el anillo corre sobre la flecha en una ranura cortada en la parte central de la mitad superior de la chumacera y al hacerlo levanta aceite que deposita en la caja de la chumacera. El aceite se separa en la parte superior de la flecha de la bomba, fluye entre el claro de la chumacera y la flecha se descarga en los extremos de la chumacera. Este sistema de lubricación es satisfactorio solamente velocidades de operación relativamente bajas. La circulación forzada por medio de bomba puede ser ejecutada con una bomba de engrane, conectada directamente al extremo exterior de la flecha de la bomba, por medio de un acoplamiento flexible. La bomba toma el aceite de la caja de la chumacera o de un depósito independiente y lo descarga a presión a través de un enfriador. Del enfriador al aceite fluye a las chumaceras y por gravedad regresa al depósito cerrando así el circuito. 1.3.9 Acoplamientos. Las bombas centrifugas están conectadas ala maquina motriz (motor eléctrico, motor de combustión interna, turbina de motor o de gas) por medio de acoplamiento, excepto las bombas conectadas en forma compacta en la que la flecha de la maquina motriz y de la bomba en la misma. Los acoplamientos pueden ser: a) Rígidos. b) Flexibles. Un acoplamiento que no permite movimiento axial o radial entre las flechas de la bomba y la maquina motriz se llama acoplamiento rígido. Conecta las dos flechas sólidamente y en efecto las convierte en una sola flecha. Este tipo de acoplamiento es usado principalmente en bombas verticales. 45

FIGURA 23.- Diferentes tipos de acoplamientos.

Un acoplamiento flexible es un dispositivo que conecta dos flechas y que transmite el movimiento de rotación de la maquina motriz a la maquina impulsada, en nuestro caso ala bomba, pero aceptando un pequeño desalineamiento que puede ser angular, paralelo a una combinación de ambos. Es por esto que falsamente se cree que no es necesario alinear perfectamente una bomba con su máquina motriz; sin embargo el desalineamiento es siempre indeseable y no deberá tolerarse permanentemente, ya que causa chicoteo en las flechas aumenta el empuje en los cojinetes de la bomba y de la maquina motriz dando resultado un mantenimiento excesivo y falla del equipo. El acoplamiento flexible debe permitir un desplazamiento lateral de las flechas, para que sus extremos puedan acercarse o alejarse por aumento o disminución en la temperatura, o desplazamiento de los centros magnéticos de los motores eléctricos, y moverse así sin aumentar el empuje en los cojinetes. 1.3.9. a. Acoplamientos rígidos. Entre los acoplamientos rígidos tenemos: 1. De abrazaderas.- Que consiste básicamente en una manga dividida provista de tornillos, de manera que pueda presentarse en los extremos adjuntos de las dos flechas y formar una conexión solida. Generalmente se incorporan cuñas axiales y circulares en el acoplamiento de abrazaderas para que la transmisión del torque y del empuje no se haga solamente dependiendo de la fricción de la sujeción, (figura 24). 46

FIGURA 24.- Acoplamiento de abrazaderas

2. De compresión.- En el que la porción central del acoplamiento esta formado por una manga ranurada en cuyo interior se alojan las flechas de la maquina motriz y la bomba y el diámetro exterior es cónico del centro hacia ambos extremos. Las dos mitades del acoplamiento tienen un diámetro interior con la misma conicidad que la de la manga. Cuando se apriete una a la otra con los tornillos, la manga ranurada se comprime contra las dos flechas y la sujeción por fricción transmite el movimiento sin el uso de cuñas, (figura 25). 3. De tuerca.- En este tipo de acoplamiento el extremo de la flecha de la bomba lleva una cuerda en la que entra una tuerca que es el centro del acoplamiento. A ambos lados de esta tuerca se encuentran bridas, la de la bomba se fija por medio de una cuña y la de la maquina motriz se fija por cuña y pasador. Al acoplarse las bridas y la tuerca por medio de tornillos, queda rígida la unión, (figura 26). Un croquis de cada uno de estos tipos se anexa a continuación.

FIGURA 25.- Acoplamiento de presión

FIGURA 26.- Acoplamiento de tuerca

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1.3.9. b. Acoplamientos flexibles. Entre los acoplamientos flexibles tenemos: 1.3.9. b.1. Acoplamiento de pasador y amortiguador. En un cople flexible con pasadores sujetos a una de sus mitades, las cuales atraviesan los amortiguadores que se montan en la otra mitad del acoplamiento en la otra flecha. Los amortiguadores están hechos de hule o de otro material comprensible para dar la flexibilidad necesaria. Los pernos impulsores tienen un ajuste de deslizamiento con los amortiguadores, por lo que las pequeñas variaciones longitudinales se contrarrestan, mientras los errores de angularidad se contrarrestan por la flexibilidad del hule. Una modificación al acoplamiento de pasador, es el conocido con el nombre de acoplamiento LOVEJOX o de estrella, y consiste en dos cubos con bridas, montados en las flechas motriz y conducida con patas salientes o mordazas en las bridas. Estas mordazas encajan en un elemento central en forma de estrella generalmente hecho de hule que absorbe pequeños desalineamientos, (ver figura 27).

FIGURA 27.- Acoplamiento lovejoy o de estrella.

1.3.9. c. Acoplamientos flexibles totalmente metálicos. Un acoplamiento totalmente metálico es aquel que tiene todas sus partes de metal. La flexibilidad de estos acoplamientos depende de placas metálicas o de resorte, mien tras que en otros acoplamientos dependen del desplazamiento angular que es posible hace con dos estrías conectadas con una manga también estriada. Un caso típico de acoplamiento metálico, es el acoplamiento "FAST" que se representa en la figura 28. En la cubierta exterior del acoplamiento, se ve que cada uno de los extremos está provisto de unos engranes con dientes cortados en su interior, los cuales encajan con los engranes de las mitades motriz y conducida. El 48

movimiento se transmite a través de los dientes de los engranes, mientras que el movimiento por deslizamiento axial y la capacidad para ligeros ajustes de posición, se deriva de cierta libertad de acción que existe entre los dos juegos de dientes. Para evitar que los engranes se peguen (lo que ocasionaría que trabajara como acoplamiento rígido) se les pone aceite, el cual, baña constantemente los engranes al circular dentro de la cubierta exterior. Otro tipo de acoplamiento todo metálico, es el acoplamiento flexible "FALK" representado en la figura 29. El cual consiste de dos cubos de acero con bridas y un resorte especial de acero templado que forma una rejilla cilíndrica completa y una cubierta de acero como tapa. La periferia de los cubos está ranurada para que se introduzca el resorte. Las ranuras se ensanchan hacia el interior en forma de arco con la curvatura de tal forma que los puntos de apoyo se acercan uno a otro al aumentar la carga.

FIGURA 28.- Acoplamiento fast.

FIGURA 29.- Acoplamiento FALK.

De hecho, las ranuras están formadas de manera que el esfuerzo en el resorte permanece constante durante toda la acción de acoplamiento. Para una carga ligera (ver figura 30), los resortes se acomodan en las ranuras en sus extremos exteriores con una pequeña superficie de contacto que es la que transmite el movimiento. Durante la carga normal (B) la superficie en contacto aumenta y la distancia entre los soportes disminuye. Durante una carga excesiva o sobre-carga, los resortes se apoyan en toda la longitud de la ranura aumentando al máximo la superficie en contacto como se muestra en la figura C. Este tipo de acoplamiento está lubricado con grasa.

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c FIGURA 30.- Resorte acoplamiento FALK.

Otro tipo de acoplamiento flexible puede ser el comúnmente conocido como "barra cardan" o flechas de transmisión flexible. Estas usan juntas universales en cada extremo de una flecha tubular con una punta ranurada que permite absorber las variaciones por temperatura que pueda haber entre las unidades motriz y conducida.

FIGURA 31.- Acoplamiento instalado

FIGURA 32.- Cubierta estacionaria.

Todos los acoplamientos deben de estar protegidos por unas cubiertas estacionarias que rodean al cople y que se conocen con el nombre de "guardas", las que generalmente están hechas de malla o lámina de acero sujetas a la base de la bomba o a la cimentación de la misma y cuyo objeto es proteger al operador cuando la máquina se encuentra en servicio.

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2.0 EMPAQUETADURAS Y SELLOS. 2.1 EMPAQUETADURAS. Se llaman empaquetaduras o cierres, a ciertos dispositivos cuyo fin es proporcionar un cierre que reduzca la cantidad de líquido que se pierde por fugas entre una parte en movimiento y otra fija de un equipo. No obstante, y cuando las características del líquido que se bombea lo permitan, esa empaquetadura no está diseñada para crear una total estanqueidad, ya que estas mismas fugas sirven para lubricar las partes móviles y fijas en contacto. Las formas más simples de empaquetaduras están formadas por varios anillos de un material flexible insertados dentro de una cámara circular que se llama caja de empaquetaduras, figura 33. Un anillo circular que se mantiene mediante pernos ajustables, ejerce presión contra los anillos, apretándolos fuertemente contra el eje. Si el líquido que se maneja no es apto para la lubricación, ésta se consigue mediante un aceite que se suele introducir hacia la mitad de la caja de prensaestopas o de empaquetaduras y es el que lubrica el eje. Este aceite cumple uno o más de los siguientes puntos: a) Como lubricante cuando el líquido bombeado no puede hacerlo b) Como un medio para limpiar partículas abrasivas. c) Para eliminar líquidos corrosivos que pudieran fugar d) Como refrigerador de las empaquetaduras cuando se manejan líquidos calientes; en este caso el aceite circula y se enfría a fin de ir eliminando calor. e) Evita que el aire o agua pueda entrar en la carcasa si la presión en su interior es inferior a la atmosférica. En algunas condiciones, el líquido que escapa a través de los anillos de la empaquetadura, puede hacer las mismas funciones que el aceite de lubricación y luego es devuelto a la línea de aspiración con lo que se reducen las pérdidas y se reduce el empuje axial. Para productos petrolíferos y agua se usan anillos de asbesto grafitado. Otras veces se emplean metales blandos como plomo o aluminio, o materiales sintéticos, como plásticos, teflón, caucho. Para controlar las fugas de empaquetaduras hay que tener en cuenta las siguientes reglas:

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FIG 33: Diferentes tipos de cierre con empaquetadura

a) Las empaquetaduras nuevas se hinchan cuando su humedecen o calientan, por lo que hay que aflojar el casquillo de cierre para disminuir la presión. b) No incrementar la presión en la empaquetadura bruscamente, apretando los pernos del casquillo por igual. En las plantas de refino, en las petroquímicas y en la mayoría de las químicas, las empaquetaduras están prácticamente en desuso y sustituidas por cierres mecánicos. En las plantas donde los líquidos trasegados contienen gran cantidad de partículas abrasivas (papel, alúmina, etc.) se usan empaquetaduras, ya que bajo estas condiciones operativas, la vida de los cierres mecánicos se acortaría sensiblemente. Para evitar el derrame del líquido de la bomba a la empaquetadura, se le inyecta un líquido, que puede ser exterior al sistema, o mediante recirculación de la descarga de la bomba, que asegure la refrigeración y lubricación de la empaquetadura en su contacto con la camisa del eje. A veces no existe aportación de líquido mediante conexión exterior sobre la caja de empaquetaduras y simplemente se aprovecha la sobrepresión de la cámara del impulsor respecto a la atmósfera, dejando escurrir al líquido para que, a través de la empaquetadura, salga al exterior en forma de gotas, con lo que se restringe el escape de líquido y se asegura la refrigeración y lubricación de las estopas. Si el líquido a bombear tiene partículas abrasivas que pudieran dañar a la empaquetadura y camisa, se utiliza una recirculación intercalando un separador ciclónico de partículas o se instala una conexión exterior de líquido limpio y compatible con el líquido bombeado. Cuando la tensión de vapor del líquido bombeado esté próxima a la atmosférica 0,7 kg/cm2, si se utiliza recirculación o salida directa restringida del líquido desde la cámara de la bomba al exterior a través de la empaquetadura, el líquido en su intento de salir a la atmósfera se calentará sensiblemente, debido al roce de la estopa con el eje, lo que se traduce en un aumento de la tensión de vapor del líquido que puede 52

superar a la atmosférica, por lo que el carácter lubricante y refrigerante del líquido quedaría inhibido, ya que pasaría a la fase de vapor; la vida de la empaquetadura se acortaría prematuramente y la camisa de la empaquetadura sería refrigerada mediante inyección de agua. Para conseguir un escape aceptable de líquido, se pueden seguir dos caminos: a) Instalar pocas estopas y aumentar la tensión sobre el prensaestopas. b) Instalar un gran número de estopas y someter al prensaestopas a una baja tensión. En el primer caso el salto de presión desde la cámara del impulsor a la atmósfera se realiza con poco número de estopas; si se desea restringir el derrame, habrá que aumentar sensiblemente el apriete sobre el prensaestopas, por lo que el rozamiento entre empaquetadura y eje sería muy alto y al cabo de cierto tiempo éste quedaría muy rebajado como consecuencia del desgaste; la vida de la empaquetadura sería muy corta. En el segundo caso el problema apuntado quedaría solventado, pero la longitud de la caja de empaquetadura sería inviable si el número de estopas es muy elevado, por lo que hay que llegar a una solución de compromiso instalando un máximo de siete estopas. Cuando el líquido a manejar es tóxico o inflamable, interesa colocar un quench (inyección exterior) en la parte exterior de la caja de empaquetadura que sirve para arrastrar a zona segura el líquido de goteo que escurre a través de la empaquetadura. 2.2 SELLOS MECÁNICOS. Los sellos mecánicos están sustituyendo paulatinamente a los sistemas de empaquetaduras; su principal ventaja sobre éstas radica en la reducción de las fugas o pérdidas. Su uso por ahora está limitado para bombas en las condiciones de temperatura y presión inferiores a 250ºC y 35 kg/cm2, aún cuando su diseño y duración van mejorando continuamente. Los anillos de las empaquetaduras se construyen con diferentes tipos de materiales según el servicio que deban prestar. Cualquier fuga de un producto que hierva por debajo de 95ºC se puede perder. Los productos pesados pueden ir a un sumidero y ser recuperados, pero la solución más económica es impedir que escapen de la máquina y se pierdan. Además de las limitaciones de temperatura y presión, los cierres mecánicos solo se pueden emplear en bombas centrífugas y no en las alternativas. Cuando una bomba que tenga cierres mecánicos está en reserva, conviene mantenerla a su presión de aspiración. 53

FIG 34: Cierres mecánicos de una superficie de contacto

La principal desventaja de los cierres mecánicos, figura 34, es su mayor coste inicial y el hecho de que una vez que empiezan a perder líquido no hay forma de cortar la fuga. Para cortarla hay que parar la bomba y la reparación lleva un tiempo mayor que el que se necesitaría para reparar un cierre de empaquetaduras, por lo que el uso de cierres mecánicos está justificado sólo cuando se pretenda una reducción de pérdidas de líquido. 2.2. A. DISEÑO DE CIERRES MECÁNICOS. Un cierre mecánico consta de un anillo que gira con el eje mantenido por la presión de un muelle contra anillo o asiento estacionario que suele ser de carbón. El eje a la salida precisa de unas ciertas tolerancias para evitar fricciones con la carcasa, por lo que a través del espacio así originado una fracción del líquido bombeado se va a derramar al exterior, siendo necesaria una cierta hermeticidad entre el eje y la carcasa, que se consigue mediante el cierre mecánico o la empaquetadura. La parte rotatoria del cierre y la estacionaria, tienen unas superficies de contacto perfectamente pulimentadas para que exista una holgura del orden de cien milésimas de milímetro. La parte giratoria se suele hacer de acero inoxidable. Las dos partes se deben mantener siempre muy juntas para evitar la acumulación de óxidos, polvo, etc. El cierre, figura 35, consta de dos partes, una fija, solidaria a la carcasa con juntas de estanqueidad, y otra giratoria solidaria al eje.

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Las partes fija y móvil se hallan en contacto, friccionando la cara móvil sobre la fija; este contacto entre caras da lugar a la hermeticidad del sistema. La fuerza que ejerce la cara móvil sobre la fija viene dada por la presión del líquido en la cámara de cierre. La hermeticidad a bomba parada se consigue mediante uno o varios muelles.

FIG 35: Cámara de cierre

2.2. B. EQUILIBRADO DE CIERRES MECÁNICOS. Sea la cara móvil de un cierre no equilibrado, figura 36 A, en la que la superficie S1 coincide con la S2 de contacto, ejerciendo el líquido una fuerza total, P S1.

A

B

FIG 36 A y B.- Cara móvil de un cierre

En la cara móvil representada en la figura 51 B, la fuerza total que el líquido ejerce sobre la superficie S1 es, P S1, pero aquí, S2 > S1, por lo que éste es un cierre equilibrado. El grado de equilibrado viene dado por la relación, S1/S2. El equilibrio de un cierre viene dado por la presión en la caja del cierre. Si la presión es alta, interesa que la sección S1 sea pequeña para que el producto, P S1, disminuya y la fuerza de contacto en la superficie S2 sea lo suficientemente baja como para no deteriorar el cierre o que se verifique un desgaste prematuro. Para bajas presiones en la caja del cierre, interesa un cierre no equilibrado. Las caras del cierre, en su frotamiento, requieren de una cierta refrigeración y lubricación, que se logran mediante la inyección de líquido bombeado, que se recircula tomándolo de la impulsión e inyectándolo en el cierre.

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Si el líquido se bombea a alta temperatura, para refrigerarlo se utiliza un intercambiador de calor y si tiene partículas en suspensión, en la recirculación se puede intercalar un separador ciclónico. Cuando la fuente de inyección es exterior, y si el cierre es simple y no se puede recircular el líquido bombeado (alta temperatura, carácter abrasivo, etc.), se inyecta a las caras del cierre un líquido exterior sellador siempre que éste sea compatible con el líquido que se bombea. Cuando se bombean líquidos tóxicos o de fácil inflamabilidad, la hermeticidad del cierre se asegura haciendo circular, entre la cara fija del cierre y la tapa, un líquido exterior sellador. En caso de rotura del cierre, el líquido sellador arrastrará el líquido peligroso sin que exista la posibilidad de que éste se escape a la atmósfera; la hermeticidad se asegura instalando una empaquetadura en el extremo de la caja del cierre junto a la tapa. El líquido sellador se utiliza en los cierres dobles, figura 37, y cuando exista la posibilidad de que el líquido cristalice en contacto con la atmósfera. Los líquidos exteriores de vapor, o de agua caliente, se utilizan cuando existe la necesidad de mantener altas temperaturas en la cara del cierre, bien por estar transvasando líquido con posibilidad de cristalización a baja temperatura, o por la necesidad de mantener en las caras del cierre una fase de vapor del líquido bombeado.

FIG 37: Cierre mecánico (doble) con dos superficies de contacto

2.2. C. CIERRES MECÁNICOS DOBLES. Cuando se bombean líquidos abrasivos, volátiles, fáciles de cristalizar, y a alta temperatura, se provoca una recirculación en el sistema de cierre y se perjudica la vida de las caras del cierre.

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Para líquidos muy tóxicos, interesa aumentar el grado de seguridad del cierre en caso de rotura (si es simple), que se soluciona mediante la instalación de un cierre doble, que puede ser de caras opuestas o en tándem, figura 38, y que requiere de una alimentación exterior que sirve para refrigerar y lubricar sus caras, y arrastrar la pequeña cantidad de materia tóxica que haya podido entrar en la cámara del cierre.

FIG 38: Cierres dobles de caras opuestas y en tándem

El líquido sellador puede circular en circuito abierto o cerrado; en circuito cerrado la refrigeración puede ser por sistema termosifónico (variación de la densidad del líquido con la temperatura), o mediante un intercambiador de calor (con una pequeña bomba); el circuito cerrado se utiliza cuando no se requiere un arrastre de la pequeña cantidad del líquido de la bomba que pudiera introducirse en la caja del cierre. El sistema termosifónico se usa en bombas frías o criogénicas y emplea como líquido de sellado, una disolución de metanol o propanol en agua. La presión en la cámara del cierre tiene que ser, por lo menos, igual a la presión de impulsión de la bomba. 2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS SELLOS MECÁNICOS. 2.3. A. ALTA VELOCIDAD. El factor velocidad decide el método en que se debe montar el cierre y a tal objeto se aconseja: a) Cabezal rotativo (disposición normal) hasta 3.500 rpm. b) Cabezal estacionario (disposición invertida) hasta 10.000 rpm. c) Cierres especiales para servicio de gas hasta aproximadamente 7.500 rpm. d) Para velocidades aún más altas se aconsejan materiales como el carburo de tungsteno, que tiene la propiedad de ser autopulidor y bajo coeficiente de rozamiento 2.3. B. LÍQUIDOS VISCOSOS. Presentan dos problemas: a) Dificultades para mantener la película líquida entre las caras que rozan b) Atascamiento del o de los muelles. 57

Para prevenir estos inconvenientes, se aconseja: 1) Reducir a la mitad el espesor de la cara de carbón cuando la viscosidad supere los 1.500 segundos Reedwood. 2) Caras invertidas o cierres especiales para servicios pesados cuando la viscosidad supere los 3.000 segundos Reedwood. 3) Cierres montados externamente y con asientos calentados mediante vapor. 4) Cierre de muelle único  Disoluciones. Una disolución lleva consigo tres problemas esenciales: a) En el caso de cabezales rotativos (disposición normal), las caras que rozan drenan hacia el exterior b) En el caso de cabezales estacionarios (disposición invertida), cristalización entre las caras que rozan c) Tendencia al agarrotamiento de las caras Antes de hacer una recomendación, es importante conocer con exactitud si la disolución es sobresaturada y contiene sólidos en suspensión o si es diluida y el líquido es limpio. A título indicativo, para soluciones acuosas, se sugiere: 1) Cierre simple para concentraciones al 20% y temperaturas de unos 20ºC (solución fría) o concentraciones al 10% y temperaturas superiores a 80ºC (soluciones calientes). 2) Cierre doble para concentraciones superiores al 20%.  Sólidos en suspensión. En estos casos se aconsejan las siguientes soluciones: a) Cierres simples con caras de carbón y cerámica, y con recirculación desde la impulsión, cuando se trate de concentraciones inferiores al 5% en peso y solamente cuando la cámara del cierre esté sobredimensionada. b) Inyección exterior de líquido entre las caras c) Separador ciclónico. d) Cierre con muelle único. e) Cierre montado externamente en baño de aceite, de agua o bien de líquido compatible. f) Cierre doble con líquido refrigerante de flushing a una presión de 2 a 3 kg/cm2 superior a la existente en la cámara del cierre. 58

TABLA 2.1: Propiedades de algunos materiales

 Servicios de gas. Como no es posible mantener la película líquida entre las caras, se prescriben en estos casos cierres dobles; el creciente empleo de estas aplicaciones ha sugerido la construcción de cierres para gases. Por tener que funcionar en seco, dichos cierres están diseñados de manera que puedan desprender rápidamente el calor, reduciendo al mínimo el desgaste. Para valores bajos del factor pV se pueden usar también cierres tipo estándar, teniendo además en consideración las siguientes precauciones: a) Cierres con anillos estacionarios enfriados y cargas de los muelles reducidas hasta aproximadamente la mitad (montados internamente). b) Cierres equilibrados con carga de los muelles hasta aproximadamente la mitad (montados externamente). 2.3. C. CIERRES MECÁNICOS PARA ALTAS Y BAJAS TEMPERATURAS El problema de los cierres mecánicos son las juntas; el material de la junta que más alta temperatura soporta es el Perfluoroelastomer que llega a 280ºC. Para bajas temperaturas la silicona es el elemento óptimo, pues puede soportar los -120ºC. Trabajar fuera de estos límites de temperaturas implica cierres de ejecución distintos a los convencionales, para evitar la complicación de intercalar circuitos de refrigeración o de calefacción en la línea de recirculación del cierre, o bien cancelar todo tipo de inyección exterior (quench). Existen cierres especiales que pueden operar a temperaturas del orden de 400ºC de máxima y -180ºC de mínima, que se construyen eliminando las juntas convencionales. La ventaja de estos cierres es que no requieren líquido sellador, lo que simplifica notablemente la instalación. En algunos casos se instala un sistema de refrigeración de la caja del cierre por agua, para evitar la formación de la fase de vapor entre las caras del cierre como consecuencia de las altas temperaturas. 59

Si el producto maneja partículas abrasivas, se puede optar por instalar un sistema de inyección proveniente de la descarga de la bomba, intercalando un separador ciclónico. Otra solución sería la inyección exterior de un líquido, compatible con el de bombeo. Para evitar las coquizaciones se puede prever la inyección exterior de un líquido de arrastre. 2.4 MATERIALES DE LA CARCAZA. Aunque debido a las características del líquido bombeado, una carcasa de fundición puede cumplir las presiones y temperaturas de operación, las carcasas de acero se utilizan también en las siguientes condiciones: Si el líquido es tóxico o inflamable: a) Para temperaturas superiores a 177°C. b) Para líquidos con presión de vapor superior a 1 atm, medida a la temperatura de bombeo o a 38ºC, según el valor superior. c) Para líquidos con pesos específicos menores de 0,825 a temperatura de bombeo, junto con una máxima presión de descarga de 10,5 kg/cm2. d) Cuando la presión de descarga supere los 17,5 kg/cm2. Para líquidos relacionados con el refino y la petroquímica se utilizan carcasas de: a) Hierro fundido b) Bronce c) Acero al carbono, apto para soldadura autógena para servicios de alta temperatura, y para aplicaciones relativamente no corrosivas, cuando se precisen cualidades físicas superiores a las del hierro fundido d) La gama de aceros al cromo cubre un rango variable entre el acero al cromo (4% ¸ 6%) apto para trasegar productos de corrosión suave, como agua de alimentación de calderas desaireadas, y el acero al cromo 17% apto para trasegar soluciones oxidantes, como altas concentraciones de ácido nítrico. El acero al cromo 11,5% ¸ 13% tiene excelente resistencia al agua fresca y ácidos de corrosión suave como el ácido carbónico. El de mayor contenido en cromo es el más resistente a la corrosión en aquellas aplicaciones para las cuales estén especificados. El más conocido de los aceros inoxidables, y ampliamente usado, es el acero inoxidable 18-8 (austenítico), siendo su resistencia a la corrosión superior a la de los anteriores. e) El Alloy 20 es satisfactorio para todas las aplicaciones anteriores y para algunos de los líquidos más corrosivos como los ácidos clorhídrico y sulfúrico caliente de mediana concentración. f) El Ni-Resist comprende dos tipos de hierro fundido austenítico. El tipo I tiene buena resistencia a la corrosión para una gran variedad de líquidos; se utiliza en la industria química para bombear pulpas de

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muchas sales, solamente cuando no se especifica el tipo II que, libre de cobre, se emplea para bombear líquidos altamente alcalinos. Ambos tipos tienen, comparativamente, un alto coeficiente de dilatación que se debe tener en cuenta cuando se prevean altas temperaturas. g) El Monel cubre las aleaciones níquel-cobre, que tienen una excelente resistencia a la corrosión de una gran variedad de líquidos no oxidantes, particularmente agua de mar y otras soluciones cloradas. Dentro de límites restringidos de temperatura y concentración se pueden usar para bombear los ácidos clorhídrico y fluorhídrico. No es adecuado para usar con ácido nítrico y la mayor parte de las aguas ácidas de mina. h) Las fundiciones comerciales de níquel, se usan frecuentemente para manejar álcalis calientes en industrias de detergentes, donde se desean productos puramente blancos. Aunque el níquel tiene excelente resistencia a todos los corrosivos, su fundición presenta grandes problemas, por lo que se prefieren normalmente otras aleaciones comerciales. 2.5 MANIOBRAS DE ARRANQUE Y PARADA DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA. 2.5. A. Puesta en marcha de una bomba centrífuga Para poner en marcha una bomba centrífuga hay que tener presente las siguientes consideraciones: a) Comprobar todos los purgadores, bridas, líneas, etc., asegurándose de que no se ha olvidado ninguna junta ciega. b) Si la bomba está recién instalada, comprobar que puede girar sin dificultad rodándola a mano. Comprobar que el sentido de rotación del motor es el correcto. c) Comprobar la lubricación de los cojinetes y demás partes móviles. d) Comprobar los cierres líquidos. e) Cerrar la válvula de impulsión, abrir la de aspiración plenamente y llenar de líquido la carcasa. Púrguese el aire o vapor por el purgador situado en la parte más alta de la carcasa. Si el líquido que vamos a bombear es caliente déjesele fluir hasta que caliente la carcasa. f) Si la bomba está accionada por una turbina, hay que purgar la línea de vapor a través de la misma con el fin de calentarla y eliminar condensados. Asegurarse que la válvula de vapor de escape está abierta. Comprobar asimismo la lubricación. g) Poner en marcha la bomba hasta alcanzar la presión normal y abrir entonces la válvula de impulsión lentamente y asegurarse que la presión se mantiene en su valor. Hay que tener en cuenta que si se abre demasiado rápidamente la válvula de impulsión, se puede originar una pulsación repentina con la pérdida de la succión.

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2.5. B. Parada de una bomba centrífuga a) Cerrar la válvula de impulsión; esto reduce la carga del motor y evita el retroceso si la válvula de retención no funcionase. b) Parar el motor o turbina. c) Dejar la bomba llena de líquido a menos que el producto tenga un alto punto de congelación o viscosidad. En este caso vaciar la bomba cerrando previamente la válvula de aspiración. Abrir la purga de presión de la bomba. Volver a cerrar esta purga. Si la bomba se deja preparada para entrar en servicio, dejar la aspiración abierta. d) Si existen líneas que lo permiten, mantener calientes las bombas de reserva. e) Si se va a hacer en la bomba alguna reparación, cerrar todas las válvulas de bloqueo y vaciar la bomba. 2.5. C. Comprobaciones de una bomba centrífuga en funcionamiento a) Comprobar la presión de descarga b) Comprobar la empaquetadura. Si tiene anillo empaquetador, comprobar que no está sobrecalentada o comprobar la presión si tiene engrase de anillo. Si el cierre es mecánico no se precisa ajuste. c) Comprobar el nivel de aceite lubricante en la envoltura del cojinete. d) Comprobar manualmente si existe una excesiva vibración y ruidos. 2.5. D. Incidencias  El motor no arranca, a) Comprobar el pulsador principal. b) Probar a girar el eje manualmente. c) Si se nota un zumbido no mantener el botón de arranque impulsado más de dos segundos.  El motor tarda en alcanzar la velocidad deseada, a) Tocar los cojinetes. b) Probar a mover manualmente y ver si la empaquetadura está demasiado apretada.  El motor se dispara continuamente cuando está andando, a) No probar a ponerlo en marcha más de dos o tres veces seguidas. b) No utilizar astillas o materiales extraños para ajustar el botón de arranque.  El motor echa humo, a) Pararlo inmediatamente. b) Si la bomba no impulsa líquido, puede que no esté bien cebada, por lo que es necesario llenarla completamente de líquido, siendo a veces difícil expulsar hasta la última burbuja de aire o vapor.

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También puede ser que la velocidad de giro es demasiado baja, con lo que la altura alcanzada no es suficiente para vencer la carga de la bomba. c) El rotor o la línea de aspiración pueden estar obstruidos. d) Entra aire en la bomba por alguna fuga. e) La succión no es suficiente. f) La bomba está girando en sentido contrario debido a: La bomba impulsa líquido pero no el suficiente. Puede ser debido a alguna de las razones anteriores o a que el rodete esté parcialmente obstruido.  Defectos mecánicos: Son debidos a desgastes en los anillos de cierre, carcasa, juntas de bridas, etc.  Presión insuficiente: a) Velocidad baja b) Vapor o aire en el líquido c) Diámetro del rodete demasiado pequeño d) Sentido de giro invertido f) Anillos gastados.  Fallo de la bomba nada más ponerla en marcha: a) Succión insuficiente b) Bolsas de aire en la línea de aspiración c) Empaquetaduras estropeadas y entrada de aire.  La bomba consume demasiada potencia: a) Velocidad excesiva b) Sentido de giro inverso c) Eje combado, empaquetaduras demasiado apretadas.  Excesivas fugas de líquido por el prensaestopas: a) Empaquetaduras estropeadas o lubricación insuficiente b) Empaquetaduras mal colocadas c) Manguitos descentrados d) Eje torcido o doblado.  Ruidos anormales: a) Cavitación b) Mal alineamiento.  Fallo repetido de algún cojinete: a) Lubricación mala b) Mala alineación c) Cavitación d) Mala instalación. 63

3.0 ANÁLISIS DE FALLAS. Los defectos, en apariencia insignificante, en la instalación o en el diseño de los sellos o la contaminación anormal del líquido pueden ocasionar fallas de los sellos. Todos los años, las fallas de los sellos mecánicos producen costos de mantenimiento y pérdidas de producción por miles de millones de pesos. Se presentan las causas básicas de las fallas de los sellos y los métodos principales para evitarlas. Las fallas suelen ser por:   

Errores en la instalación; Problemas por el diseño básico del sello mecánico; Contaminación anormal del líquido.

Todos los sellos mecánicos son básicamente iguales. Cada sello tiene una cara selladora estática y una cara dinámica, según su aplicación difieren en tipos de materiales y durezas. Una variable de sellos tiene una cara selladora de contacto de un material blando, para desgaste, como el carbón; el otro tiene una cara de material duro, que puede ser cerámica. 3.1 TIPOS DE FALLAS. El término de falla se plantea cuando un componente o equipo ha perdido la capacidad de satisfacer un criterio de funcionamiento deseado, ya sea en cantidad o calidad. Las fallas son la razón de ser del mantenimiento, debido a que a éste le corresponde prevenirlas y corregirlas para aumentar la disponibilidad del equipo. Las causas más comunes de fallas en los sellos mecánicos son: 3.1. A. Manipulación Impropia de los Componentes del Sello Esta es una de las causas principales de fallas prematuras. Las caras del sellado primario tienen un acabado de precisión y están manufacturadas con materiales de cerámica, carburo de tungsteno y carburo de silicio que son frágiles y fácilmente se astillan, se agrietan, se quiebran o se rayan y se convierten en causa inmediata de falla. La limpieza también es algo importante, la suciedad o partículas extrañas en las caras, en los elementos del sellado secundario o en los alojamientos y ejes causan una falla prematura o causan un daño suficiente que acorta la vida del sello.

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3.1. B. Montaje Incorrecto del Sello La posición a la altura de trabajo del sello es básico, particularmente cuando la altura-carga-velocidad, como en los resortes ondulados y fuelles, son empleados para cargar mecánicamente las caras. La altura de trabajo mal dada, causa una fuerza de cierre muy baja provocando una falla de contacto entre ellas, o cuando la altura es menor a la especificada provocará una carga mayor que ocasiona una fractura de los componentes del sello o un desgaste prematuro derivado del aumento de la fuerza de cierre en las caras. Otras causas comunes son la omisión de la colocación de los elementos del sellado secundario, un alineamiento inapropiado de las caras del sello con el eje y la caja, o un apriete inapropiado de la brida. La falla del sello es provocado por una distorsión en las caras de contacto o una falla de paralelismo entre ellas. 3.1. C. Selección Impropia del Diseño Selección de materiales o diseños no apropiados, para las presiones, temperaturas, velocidad angular y productos químicos en una aplicación dada. El ataque químico al sellado primario o secundario y el excesivo desgaste de las caras son las causas de fallas más frecuentes. Las fallas por extrusión del sellado secundario ocurren cuando los límites de presión, temperatura o ambos son excedidos. 3.1. D. Procedimientos Impropios de Arranque y de Operación Factores adversos que afectan al sello, es decir, presión, velocidad del fluido y temperatura ocasionan una falla inmediata o causan el daño suficiente para reducir la vida normal del sello. El medio en el cual trabajan los sellos mecánicos requiere considerar dos cuestiones básicas: a. Lubricación de las caras de contacto b. Disipación del calor generado por ellas El arranque de la bomba con la succión de la bomba cerrada reduce enormemente el enfriamiento del sello y provocará que el sello gire en seco, requiriendo estos casos de un equipo adicional. Los fluidos que tienen un bajo punto de ebullición o un alto punto de fusión requieren un enfriamiento auxiliar o calentamiento, respectivamente antes y durante la operación del sello. Los fluidos que contienen sólidos disueltos o sin disolver, o que son rápidamente descompuestos u oxidados, pueden a su vez requerir controles de temperatura. 3.1. E. Contaminantes dentro del fluido Son causas muy comunes de una falla inicial en los sellos, especialmente en los arranques de nuevas plantas o sistemas donde el fluido está contaminado con materiales de construcción, tales como arena, escorias de soldaduras o productos contaminantes corrosivos en general.

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3.1. F. Malas condiciones del equipo Cuando el eje o los rodamientos o chumaceras del eje permiten un movimiento axial o radial mayor al permitido de acuerdo al diseño del sello, provoca un funcionamiento anormal que permite la fuga inmediata o acorta la vida del sello. 3.2 ANÁLISIS DE FALLAS Es un procedimiento mediante el cual, utilizando una serie de técnicas, ensayos, medidas y observaciones, se determina el origen y las causas de la falla de una pieza, parte o componente de un equipo, máquina o estructura. Debido a la cantidad de fallas que ocurren en los diferentes equipos se hace necesaria la aplicación de un criterio selectivo para atacar, en primer lugar las fallas que impactan negativamente en los resultados de mantenimiento y luego se aplican otras metodologías para analizar en detalle las causas y sus fallas. 3.2.1. Principio de Pareto Es un método que permite solucionar por orden de importancia y magnitud, la causa de un problema que se debe investigar, hasta llegar a conclusiones que permitan eliminarlos de raíz. Este método proviene de los trabajos del economista italiano Wilfredo Pareto, quien comprobó que aproximadamente el 20% de las causas originan el 80% de las fallas. A continuación se mencionan los pasos que se deben seguir para aplicar este principio: 1. Identificar el efecto que deseamos analizar y el objeto por alcanzar. 2. Hacer una lista de las fallas, definiendo la cantidad de veces que ocurrió la falla en el período de tiempo considerado en estudio. 3. Ordenar las fallas de manera descendente, es decir a la falla con mayor ocurrencia le corresponde el primer lugar y de esta forma se ordena de manera decreciente las demás fallas. 4. Construir un sistema de ejes coordenadas, como se muestra en la figura 54, en el cual el eje horizontal (abscisas) le corresponde a las fallas ordenadas de manera decreciente en lo que respecta a la ocurrencia, en el eje vertical izquierdo (ordenada izquierda) le corresponde la frecuencia de falla y en el eje vertical derecho (ordenada derecha) le corresponde el porcentaje acumulado de falla. 5. Se construye la curva de fallas con respecto a la frecuencia de falla. 6. Trazar una línea horizontal por el punto correspondiente al 80 % del porcentaje acumulado y bajar una vertical por el punto que toca la curva, el punto así obtenido indica que las fallas cuyas posiciones estén a la izquierda causan el 80 % de las fallas.

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FIG 39: Representación del esquema del diagrama de pareto.

3.2.2 Análisis Causa-Efecto (Espina de pescado / Diagrama de Ishikawa) Es una técnica gráfica que permite apreciar con claridad las relaciones entre un problema y las posibles causas que pueden estar contribuyendo para que esto ocurra. El efecto se considera como la característica de calidad que necesita mejora, las causas son los factores de influencia. El diagrama Causa-Efecto puede utilizarse para: visualizar, en equipos, las causas principales y secundarias de un problema, la ampliación de la visión de las posibles causas de un problema, enriqueciendo su análisis y la identificación de soluciones, analizar procesos en búsqueda de mejoras, conducir a modificar procedimientos, métodos, costumbres con soluciones, muchas veces, más sencillas, mostrar el nivel de conocimientos técnicos que existen en la empresa sobre un determinado problema, etc. Los pasos para construir el diagrama Causa-Efecto son los siguientes: 1. Definir con precisión el fenómeno o falla (efecto). 2. Elaborar un listado de todos los aspectos que tienen o podrían tener influencia sobre la aparición de los fenómenos (causas). 3. Ordenar las causas del punto anterior, teniendo presente que algunas son causas principales y otras secundarias; que son las que provocan las causas principales. 4. Dibujar una flecha amplia de izquierda a derecha y escribir el efecto al final de la flecha, como se muestra en la figura 40. 5. Esquematizar las causas principales que pudieran estar provocando las fallas, dirigiendo una rama en forma de flecha a la flecha principal (figura 40). 6. Esquematizar sobre las ramas de las causas principales, las causas secundarias que influyan en ellas. 67

FIG 40: Representación del esquema de un diagrama causa- efecto (ISHIKAWA)

3.2.3. Determinación de las Causas de Fallas de los Sellos Mecánicos Aplicando el Diagrama de Causa-Efecto. Se clasifican las bombas críticas en función del sello mecánico por área de flujo bombeado, se procede a determinar cuáles son las causas que provocan las fallas en los sellos mecánicos, para ello se aplicó la técnica del diagrama causa-efecto a cada uno de estos sellos. La figura 41 mostrada a continuación plantea el diagrama Causa-Efecto con las hipótesis que se analizaron para determinar las causas de falla en el sello mecánico. Este diagrama comprende seis estudios: Métodos, Equipos, Materiales, Mediciones, Medio de operación y Mano de Obra.

FIG 41: Diagrama de causa-efecto utilizado para determinar la falla en los sellos mecánicos.

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Las hipótesis de las causas propuestas en el diagrama Causa-Efecto para los sellos mecánicos se describen a continuación: 3.2.3. A. Materiales: el uso de materiales no aptos puede ocasionar daños en los componentes de los sellos mecánicos debido al contacto que existe entre ellos y el flujo bombeado, por lo que se verificará como hipótesis de causa de falla los siguientes parámetros: a- Selección apropiada del material constitutivo del sello mecánico para las condiciones de operación: se determinará mediante el catalogo del fabricante si el tipo de sello instalado para el proceso, cumple con las condiciones establecidas en cuanto a los materiales de fabricación de sus caras y demás componentes. b- Calidad: se verificará si los sellos mecánicos utilizados por los fabricantes cumplen con los certificados y normas de calidad ISO 90012000. Las normas ISO 9000 se refieren a los Sistemas de Calidad y permiten certificar que la empresa que posee el certificado tiene implementado un Sistema de Calidad en toda su estructura, es decir, que se orienta de cara a satisfacer las expectativas de sus clientes. c- Test elastomérico: en esta etapa se realizarán ensayos no destructivos. Se aplicará la técnica de medición directa con instrumentos especiales como tester elastoméricos, para evaluar los sellos mecánicos y obtener los resultados de verificación de los anillos de desgaste (o-ring). Para este ensayo se procederá a colocar la muesca del instrumento el cual presenta tres clasificaciones (Viton, Etileno propileno y Buna) según el rebote recibido en la goma del anillo de desgaste. En la figura 42 se muestra un modelo del instrumento utilizado para la realización de este ensayo.

FIG 42: Modelo del instrumento (tester elastomérico) para determinar el material de los o-rings de los sellos mecánicos.

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3.2.3. B. Dimensiones: en esta clasificación se incluye como posibles causas los aspectos relacionados con la verificación de las dimensiones del diámetro, deformación de los muelles durante la instalación del sello mecánico. a- Medición de deformación de los muelles: en esta etapa se realizará la medición de las deformaciones de los muelles con instrumentos de precisión, como el vernier, para comprobar el ajuste, dependiendo del tipo y modelo de sello utilizado por la bomba, según el catalogo del fabricante. 3.2.3. C. Mano de obra: el personal juega un papel muy importante en el ciclo de trabajo del sello mecánico. El rendimiento y capacidad del personal está relacionado directamente con sus conocimientos y destrezas, condición física y mental; una alteración de cualquiera de estos factores afecta la capacidad de la persona de ejecutar su trabajo. La confirmación de la hipótesis de la mano de obra como causa de falla se realizará mediante entrevistas de forma personal, informal y estructurada al personal responsable del mantenimiento de los sellos. A continuación se presentan las posibles causas incluidas dentro de este grupo: a- Grado de entrenamiento: la capacitación del personal es esencial para un buen desempeño en las actividades a ejecutar y dicho entrenamiento debe ir acorde con la responsabilidad y riesgos asociados al cargo que va ocupar el empleado, de no cumplirse con ello, el trabajador pudiera tomar una decisión que afectaría el funcionamiento del sello mecánico. b- Supervisión: el supervisor es un elemento clave dentro de cualquier organización. De él depende la calidad del trabajo, el rendimiento, la moral y el desarrollo de buenas actitudes por parte de los trabajadores. El supervisor dirige y evalúa el trabajo y conoce a todos los trabajadores. Si se emplea una buena supervisión durante la ejecución del mantenimiento de los sellos es posible evitar una falla en el mismo, por lo que se plantea la hipótesis como causa de falla la capacidad del supervisor mientras se realiza el mantenimiento; así como la capacitación del mismo. c- Motivación: la motivación es de importancia para cualquier área; sí se aplica en el ámbito laboral, se puede lograr que los empleados motivados se esfuercen por tener un mejor desempeño en su trabajo. Es importante que el empleado se sienta motivado cada día a realizar bien su trabajo; esta motivación depende de una buena remuneración, de los reconocimientos en su labor, y en general de un buen ambiente laboral. Se verificará en esta hipótesis el grado de motivación presente en los operadores encargados del mantenimiento de dichos sellos mecánicos. 3.2.3. D. Métodos: las operaciones de mantenimiento del sello mecánico son muy importantes y pueden ser causa de falla cuando el personal encargado incumple con las técnicas de manejo y cuidados de los mismos. La verificación se hará mediante las siguientes hipótesis: 70

a- Verificación de los procedimientos de parada y arranque de la bomba: se verificarán los procesos realizados por el personal al ejecutar el mantenimiento, por medio de la comprobación de una ruta de mantenimiento presente en cada bomba. Los aspectos que se verificaran serán los siguientes: Para la bomba: 1. Alineación 2. Vibraciones 3. El mecanizado del eje Para el sello mecánico: 1. Holgura entre el asiento y el eje 2. Dimensiones b- Instalación: durante la instalación del sello mecánico se deben realizar procedimientos correctos y usar implementos aptos para su montaje, para así evitar daños en el sello. Otra hipótesis que se analizará dentro de este grupo es el entrenamiento utilizado para el mantenimiento de los sellos tanto, para el personal de mantenimiento como para los supervisores. c- Seguridad: Es muy importante para el mantenimiento de las condiciones físicas y psicológicas del personal. También todos aquellos objetos, dispositivos, medidas, etc., que contribuyen a hacer más seguro el funcionamiento del sello mecánico. 3.2.3. E. Equipos: en esta clasificación se incluyen como posibles causas los aspectos relacionados con el equipo donde se encuentra ensamblado el sello mecánico, en este caso el equipo es una bomba y conexiones de tuberías, es decir, verificar si el sello mecánico ha sufrido alteraciones debido a cargas externas. A continuación se describen las hipótesis de las causas de falla que se encuentran dentro de este grupo: a- Vibraciones: las vibraciones en una máquina causan desgaste, fisuras por fatiga, pérdida de efectividad en los sellos, rotura de aislantes, ruido, etc. Una bomba expuesta a movimientos inestables puede producir la pérdida prematura del sello mecánico. Se verificará la hipótesis de la estabilidad que presenta el sello mecánico durante su trabajo, mediante equipos especializados para realizar este estudio y mediante inspecciones visuales o auditivas de la bomba. b- Golpes de ariete: la apertura y cierres bruscos de las válvulas en las tuberías producen golpes de ariete ocasionando daños severos al sello mecánico. Esta hipótesis se descarta por medio de inspecciones en los tramos de tuberías de las bombas, verificando los cierres y aperturas bruscas, en función de los tipos de válvulas empleadas. 71

c- Lubricación: el enfriamiento de las caras del sello es importante para un tiempo de vida satisfactorio del sello, y un sello instalado dentro de una bomba sin un flujo de líquido apropiado dirigido para su enfriamiento y lavado (por ejemplo, para evitar que se asiente material sólido en los resortes) puede tener una alta frecuencia de fallas. Se verificará si el sello mecánico trabaja en seco y qué tipo de lubricación se emplea durante su vida útil. 3.2.3. F. Medio de operación: en esta clasificación se incluye como posibles causas los aspectos relacionados con el entorno que afecta el medio donde se encuentra operando el sello mecánico. a- Agentes corrosivos: el deterioro que sufre un material (frecuentemente un metal) en sus propiedades debido a una reacción con el medio en el cual operan, puede ser una causa de falla. Se verificará la hipótesis con el fin de determinar a través del flujo bombeado, si están presentes agentes corrosivos que puedan causar daños en los sellos mecánicos.

3.2.4. Resultados de la Verificación de las Hipótesis como Causas de las Fallas. Para determinar cuáles son las causas que provocan las fallas en los sellos mecánicos, se aplicó la técnica del diagrama causa-efecto. A continuación se describen los resultados de las evaluaciones y estudios correspondientes al tipo de falla encontrada. 3.2.4. A. Falla de Fractura en las Caras del Sello Mecánico. Este tipo de falla se presentó en los sellos mecánicos correspondientes a los ítems 3 y 4 de la Tabla 3.1. El principal producto de trabajo para el sello de ítem 3 es la sosa caústica y para el sello de ítem 4 es mosto líquido. A continuación se describirá y caracterizará el tipo de falla y luego se aplicará el Diagrama de Ishikawa. TABLA 3.1: Características de los sellos analizados

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Se observó la cara del sello rotativo fracturada radialmente en varias secciones como se puede apreciar en la figura 43.

FIG 43: Muestras de la fractura en las caras del sello mecánico.

FIG 44: Diagrama causa-efecto (ishikawa) con las hipótesis que se evaluaran de la falla: fractura en las caras en el sello mecánico.

A continuación se describen los resultados de las evaluaciones y estudios expuestos anteriormente en el diagrama Ishikawa.  Material a) Verificación de la selección apropiada del material constitutivo del sello mecánico para las condiciones de operación. Consultar el catálogo del fabricante de los sellos mecánicos utilizado por la empresa para la selección de los materiales constitutivos del sello, según el medio de operación.

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Los materiales constitutivos del sello instalado son Q1Q1EGG1, donde: Q1= E = G = G1=

Buka 22, SiC-Si (carburo de silicio) para las caras. Epdm (caucho de etileno propileno) para el oring. Acero Cr-Ni-Mo 1.4571 para los resortes del sello. Acero Cr-Ni-Mo 1.4462 para los demás componentes.

El medio donde opera el sello mecánico es mosto, soda cáustica y agua caliente a 78 grados centígrados, según el catalogo del fabricante para este tipo de flujo se recomiendan los siguientes materiales: •Para Mosto: Q1Q1VGG •Para Sosa cáustica: Q1Q1EGG •Para Agua caliente: SBEGG Cuando por la bomba circulan varias sustancias, para determinar el material del sello a instalar se considera la que sea más abrasiva o corrosiva, siendo la sosa cáustica la sustancia más peligrosa en este caso. Comparando las recomendaciones del fabricante de sello mecánicos para el flujo bombeado, con el sello mecánico instalado se puede apreciar que si se cumple con las condiciones de selección, por lo tanto el material de las caras y del o’ring se encuentra dentro de la capacidad estándar de operación, por lo que se descarta la hipótesis de que la selección del material constitutivo del sello influye en las causas de la falla. b) Calidad de los materiales del fabricante. La ISO (Organización internacional de estandarización) 9001 es una norma que se aplica a los sistemas de gestión de calidad (SGC) y que se centra en todos los elementos de administración de calidad con los que una empresa debe contar para tener un sistema efectivo que le permita administrar y mejorar la calidad de sus productos. Los clientes se inclinan por los proveedores que cuentan con esta acreditación porque de este modo se aseguran de que la empresa seleccionada disponga de un buen sistema de gestión de calidad (SGC). Los materiales utilizados por el fabricante de los sellos mecánicos se desarrollan bajo un sistema de gestión de calidad que cumple con la nomenclatura ISO. En el apéndice C se puede observar el aval de la certificación ISO 9001-2000 del fabricante. Por lo tanto se descarta la hipótesis establecida en la figura 58 de que la calidad de los materiales de fabricación del sello mecánico influye en la causa de esta falla. c) Test elastomérico. Se realizó el ensayo no destructivo al anillo de desgaste (o’ring), colocando la muesca del instrumento tester elastomérico directamente en él, debido al rebote recibido en la goma del anillo de desgaste se puede determinar el tipo de material constitutivo de la goma. El ensayo arrojó como resultado que el tipo de material del o-ring es Epdm (etileno propileno). Por lo tanto se confirma que el material del anillo elastomérico instalado es el recomendado por el fabricante.

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 Dimensiones a) Deformación de los muelles. Según el modelo del sello, el catalogo del fabricante recomienda para un diámetro interno en el sello mecánico de 38 mm, un ajuste en la longitud operacional del muelle de 31 mm. Para comprobar estos valores se midió con un vernier la longitud operacional del resorte del sello instalado y éste arrojó un valor de 36 mm, cuya medida sobrepasa 5 mm de los parámetros exigidos, por lo que el muelle no está trabajando en sus dimensiones apropiadas, no presenta la debida compresión entre sus caras, haciendo que éste quedara holgado y fracturase las caras. Se recomendó fabricar un distanciador con una medida de 5 mm como se muestra en la figura 45, debido a que no se podía modificar el eje de la bomba. Por lo que se considera la hipótesis establecida en la figura 58 de que la deformación del muelle, es decir la incorrecta compresión ejercida al sello mecánico influye en la causa de la falla.

Problema: Longitud operacional Incorrecta.

Recomendación: Se le fabricó a la Bocina un distanciador con las medidas correctas.

FIG 45: Muestra del distanciador colocado a la bocina del eje de la bomba para obtener la longitud operacional correcta y evitar la fractura de las caras del sello mecánico.

 Mano de Obra Se analizaron tres aspectos importantes sobre el clima organizacional como posibles causas de falla, éstos fueron los siguientes puntos: a) Motivación. Los resultados arrojados demostraron que el 54 por ciento del personal de mantenimiento de los sellos mecánicos se encuentran satisfechos, en relación con los recursos disponibles para realizar su trabajo (equipos, herramientas, repuestos, material de oficina, etc.), el nivel de exigencia y reto que están presentes en las actividades que ejecutan, el servicio que recibe de la unidad de producción, la comunicación existente entre las diferentes Gerencias, la calidad de los beneficios que le ofrece la Organización de Empresas Polar (HCM, póliza 75

de exceso, medicina preventiva, cesta ticket, caja de ahorros, etc.), entre otros. Por lo tanto se descarta la hipótesis establecida de que la motivación del personal para realizar su trabajo influye en la causa de falla en los sellos mecánicos. b) Supervisor. Los resultados arrojados demuestran que el 57 por ciento del personal de mantenimiento de sellos mecánicos se sienten satisfechos en relación con el liderazgo que ejerce su supervisor inmediato. Los objetivos y metas establecidos, el seguimiento que realiza de los avances en el cumplimiento de los objetivos y metas acordadas, la efectividad de las reuniones de trabajo, el nivel de autonomía y delegación que tiene su supervisor para ejecutar sus responsabilidades son los ítem más resaltantes de este aspectos que demuestran la satisfacción del personal. c) Grado de entrenamiento. Los resultados de la encuesta arrojaron que el nivel educativo del personal que realiza el mantenimiento de los sellos mecánicos es un 53 por ciento Técnico, el 41 por ciento Bachiller y el 6 por ciento Universitario. El 71 por ciento del personal asegura poseer habilidades y conocimientos certificados sobre mantenimiento de sellos mecánicos. Pero a pesar de esto el 46 por ciento, expresa insatisfacción en relación con el grado de entrenamiento ofrecido al personal, a la limitada capacitación y desarrollo con respecto a sellos mecánicos para adquirir y reforzar sus competencias, así como los conocimientos sobre instalación de los mismos. El 35 porciento se siente satisfecho con el grado de entrenamiento sobre sellos mecánicos. Por lo tanto la hipótesis establecida, en cuanto al grado de entrenamiento del personal de mantenimiento del sello mecánico influye en la causa de falla, debido a que no poseen los conocimientos y destrezas para realizar el montaje y mantenimiento de los sellos.  Equipo a) Lubricación. Los sellos mecánicos están diseñados para lubricarse con el mismo flujo que maneja la bomba. Adicionalmente por medio de las rutas de mantenimiento, se verifica que al arrancar la bomba, ésta no trabaje en seco y que el sello mecánico pueda lubricarse previamente con el fluido bombeado, por lo tanto se descarta la hipótesis de falta de lubricación establecida en el diagrama causa-efecto. b) Vibraciones en la bomba. Siempre que se detectaban problemas mediante el mantenimiento preventivo, la empresa verifica, cada una de las bombas expuestas a movimientos inestables, a través de equipos especializados en la medición de vibraciones, y de requerirse un análisis mayor se consulta a un especialista en este tema. No se cuantificaron las vibraciones, sin embargo, para evaluar esta hipótesis se inspeccionó las instalaciones de la empresa y se verificó con el equipo especial de vibraciones, que no existen vibraciones significativas en la operación de ninguna de las bombas de proceso. También se consultó al personal de 76

mantenimiento de la Planta y señalaron que no han detectado altos índices de vibraciones en las instalaciones. Por lo tanto no se considera la hipótesis establecida en el diagrama de causa-efecto en cuanto a las vibraciones de las bombas como causa de fallas de los sellos mecánicos. c) Golpes de ariete. Durante las inspecciones realizadas a las bombas, durante el periodo de pasantías, se pudo constatar que las válvulas de las tuberías de las bombas se encuentran lo suficientemente lejos de éstas, para causar golpes de ariete sobre los sellos mecánicos, adicionalmente la mayoría de las válvulas son automatizadas y cuentan con un sistema de control de cierre, el cual controla la velocidad de apertura y cierre de las válvulas; por lo antes descrito se considera descartar el golpe de ariete como causa de falla en los sellos mecánicos.  Medio de Operación a) Agentes corrosivos. El medio en el que se encuentra operando el sello mecánico presenta agentes corrosivos que dañan los componentes del mismo. Los materiales constitutivos del sello mecánico fueron diseñados para soportar estos agentes como se comprobó en la verificación de la selección del material del sello, por la tanto se considera descarta este aspecto como posible causa de falla. La figura 46 muestra el diagrama de causa-efecto con las hipótesis consideradas y descartadas utilizadas para verificar las causas de la falla de fractura en las caras del sello mecánico. En el diagrama causa-efecto mostrado en la figura 46 se presenta el descarte de las hipótesis para la falla de fractura en las caras del sello mecánico, como se puede observar las causas que producen este tipo de falla son la deformación de los muelles debidos al ajuste incorrecto en la longitud operacional del resorte durante la medición de sus dimensiones, el bajo nivel de entrenamiento del personal de mantenimiento. Se plantea como solución realizar el ajuste correcto según el catalogo del fabricante, para esto se recomendó fabricar un distanciador con las medidas correctas como se muestra en la figura 45 de esta misma sección, debido a que no se podía modificar el eje de la bomba. Así como adiestrar y capacitar al personal de mantenimiento sobre instalación de sellos mecánicos.

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FIG 46: Diagrama causa efecto con las hipótesis descartadas y consideradas de la falla: fractura en las caras del sello mecánico.

3.2.4. B. Falla de Desgaste del Fuelle Elastomérico en el Sello Mecánico Este tipo de falla se presentó en el sello correspondiente al ítem 2 de la Tabla 3.1. A continuación se describirá y caracterizará el tipo de falla y luego se aplicará el Diagrama de Ishikawa. Se examinó la goma con el microscopio de mano (erecting eyepiece oculaire cuslissant) de 8 micras y se notó la goma interna o fuelle elastomérico con un aspecto deteriorado, desgastada, fracturada y dura como se puede apreciar en la figura 47.

FIG 47: Muestra del de desgaste del fuelle elastomerico

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La figura 48 muestra un diagrama de causa-efecto con las hipótesis que se evaluaron para verificar las causas de estas fallas.

FIG 48: Diagrama causa efecto (ishikawa) con las hipótesis que se evaluaran de la falla: desgaste del fuelle elastomérico en el sello mecánico.

A continuación se describen los resultados de las evaluaciones y estudios expuestos anteriormente en el diagrama Ishikawa.  Material Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto de la falla anterior, para descartar la influencia de la selección del material del sello, la influencia de la calidad de los materiales y la verificación del material del o‘ring por medio del test elastomérico como causa de falla y se llegó a las misma conclusiones expuestas en el punto anterior, por lo que se considera descartar estas hipótesis como causa de falla.  Dimensiones Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto de la falla anterior, para descartar la deformación de los muelles como causa de falla. Concluyéndose para esta falla que las dimensiones del sello mecánico se encuentran dentro de los parámetros exigidos por el fabricante de los sellos mecánicos, por lo que se considera descarta la hipótesis de que la deformación del muelle influye en las causas de la falla.  Mano de Obra Para evaluar la influencia de la mano de obra en las causas de fallas en los sellos mecánicos, se utilizó la misma herramienta del punto correspondiente de la falla analizada anteriormente. Se aplicó el mismo instrumento concluyendo que si es causal de falla el grado de entrenamiento al personal. 79

 Métodos Para evaluar la influencia de los métodos utilizados en la instalación como causa de falla en los sellos mecánicos se verificó de la misma manera que la falla anterior: los procedimientos de parada y arranque de la bomba, la instalación y la seguridad utilizada por el personal y se concluyó que utilizan grasa mineral para introducir el sello mecánico en el eje, siendo este aditivo incompatible con el material elastomérico del fuelle, por lo tanto el uso de aditivos incorrectos al instalar el sello es causa fundamental de falla.  Equipo Para evaluar la influencia de los equipos como causa de falla en los sellos mecánicos, se verificó de la misma manera que la falla anterior: la lubricación y vibraciones en la bomba, y golpes de arietes en las tuberías. Concluyendo que ninguna de las hipótesis planteadas con consideradas como causa de falla en los sellos.  Medio de Operación Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto de la falla anterior, para descartar la influencia de agentes corrosivos que dañen al sello mecánico como causa de falla. Concluyéndose para esta falla que los materiales constitutivos del sello mecánico fueron diseñados para soportar estos agentes y cumple con las condiciones de operación, por lo que se considera descartar este aspecto como posible causa de falla. La figura 49 muestra un diagrama de causa-efecto con las hipótesis consideradas y descartadas utilizadas para verificar las causas del degaste del fuelle elastomérico.

FIG 49: Diagrama causa efecto con las hipótesis consideradas y descartadas de la falla: desgaste del fuelle elastomerico en el sello mecánico.

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En el diagrama causa-efecto mostrado en la figura 49 se presenta el descarte de las hipótesis para la falla de desgaste del fuelle elastomérico en el sello mecánico como se puede observar las causas que se producen esta falla son debidas al uso de aditivos incorrectos durante su instalación como son grasas minerales que son incompatibles con el material elastomérico del fuelle, y el bajo nivel de entrenamiento del personal de mantenimiento. Se plantea como solución eliminar el uso de grasa mineral, recomendándose el uso de grasa sintética Turmopolgrease sh 2D para instalar los anillos de desgaste. Así como adiestrar y capacitar al personal de mantenimiento. 3.2.4. C. Falla de Adherencia de Partículas en el Sello Mecánico Este tipo de falla se presentó en el sello correspondiente al ítem 10 de la Tabla 3.1. Los productos que circulan a través de ellos son mosto decantado y sosa caústica respectivamente. A continuación se describirá y caracterizará el tipo de falla y luego se aplicará el Diagrama de Ishikawa. Se observó que alrededor de las caras y de los componentes del sello se formó una capa de color blanco, dura y difícil de separarla como se puede apreciar en la figura 50.

FIG 50: Material adherido a los componentes del sello mecánico.

La figura 51 muestra un diagrama de causa-efecto con las hipótesis que se evaluaron para verificar las causas de estas fallas. A continuación se describen los resultados de las evaluaciones y estudios expuestos anteriormente en el diagrama Ishikawa.

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FIG 51: Diagrama causa-efecto (ishikawa) con las hipótesis que se evaluaran de la falla: adherencia de partículas en el sello mecánico.

 Material Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto correspondiente a la falla fractura en las caras, para descartar la influencia de la selección del material del sello, la influencia de la calidad de los materiales y la verificación del material del o’ring por medio del test elastomérico como causa de falla. Concluyéndose que los materiales constitutivos del sello mecánico instalado no cumplen con la capacidad estándar de operación recomendada por el fabricante. Por lo tanto se considera la hipótesis de que hubo una mala selección del material constitutivo del sello mecánico. El ensayo realizado con el test elastomérico demostró que el tipo de material del o’ring es Viton, por lo que se confirma que el material del anillo elastomérico instalado es Viton. Este tipo de sello trabaja con dos tipos de flujos diferentes mosto y soda caustica y se recomienda para ambos fluidos utilizar un sello con caras de carburos de silicio.  Dimensiones Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto correspondiente a la falla fractura en las caras, para descartar la deformación de los muelles como causa de falla. Concluyéndose para esta falla que las dimensiones el sello mecánico se encuentra dentro de los parámetros exigidos por el fabricante de los sellos mecánicos, por lo que se considera descarta la hipótesis de que la deformación del muelle influye en las causas de la falla 82

 Mano de Obra Para evaluar la influencia de la mano de obra en las causas de fallas en los sellos mecánicos, se utilizó la misma herramienta del punto correspondiente a la falla fractura en las caras. Se aplicó el mismo instrumento concluyendo que si es causal de falla el grado de entrenamiento al personal.  Métodos Para evaluar la influencia de los métodos utilizados en la instalación como causa de falla en los sellos mecánicos se verificó de la misma manera que la falla anterior: los procedimientos de parada y arranque de la bomba, la instalación y la seguridad utilizada por el personal, se observó y se concluyó que utilizan grasa mineral para introducir el sello mecánico en el eje. El resultado arrojado por el test elastomérico demostró que el material del o’ring es Vitón, la composición química de este agregado es compatible con la grasa mineral. Por lo tanto el uso de aditivos incorrectos al instalar el sello mecánico no se considera como causa de falla.  Equipo Para evaluar la influencia de los equipos como causa de falla en los sellos mecánicos, se verificó de la misma manera que la falla anterior: la lubricación y vibraciones en la bomba, y golpes de arietes en las tuberías. Concluyendo que ninguna de las hipótesis planteadas con consideradas como causa de falla en los sellos  Medio de Operación a) Agentes Corrosivos. Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto correspondiente de la falla fractura en las caras, para descartar la influencia de agentes corrosivos que dañen al sello mecánico como causa de falla. Concluyéndose para esta falla que los medios en el que se encuentra operando el sello mecánico son mosto y soda caústica, agentes corrosivos tanto para el carbono de las caras del sello estacionario como para el sello rotativo. Debido a la mala selección de los materiales constitutivos del sello mecánico, éstos no se encuentran diseñados para soportar estos agentes. Por la tanto se considera este aspecto como causa de falla. La figura 52 muestra un diagrama de causa-efecto con las hipótesis consideradas y descartadas utilizadas para verificar las causas de la adherencia de partículas en el sello. En el diagrama causa-efecto mostrado hipótesis para la falla de adherencia causas que se producen esta falla son sello mecánico con respecto al flujo personal de mantenimiento.

en la figura 52 se presenta el descarte de las de partículas como se puede observar las debidas a una mala selección de material del bombeado y la falta de entrenamiento del

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FIG 52: Diagrama causa efecto con las hipótesis descartadas y consideradas de la falla: adherencia de partículas en el sello mecánico.

Se recomienda cambiar el tipo de sello mecánico por uno con caras de carburo de silicio, material compatible con las condiciones del fluido bombeado, así como reforzar el adiestramiento y capacitación del personal del mantenimiento sobre la instalación de sellos mecánicos 3.2.4. D. Falla de Desgaste o Rayado en las Caras del Sello Mecánico Este tipo de falla se encuentra en el sello correspondiente al ítem 7 de la Tabla 3.1. En este tipo de sello el principal producto que circula es azúcar caramelizada. A continuación se describirá y caracterizará el tipo de falla y luego se aplicará el Diagrama de Ishikawa.

FIG 53: Muestra de la falla de desgaste y rayado de las caras en el sello mecánico.

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Se observó el sello tanto estático como rotativo desgastada y rayada alrededor de las caras como se puede apreciar en la figura 53. A continuación se describen los resultados de las evaluaciones y estudios expuestos anteriormente en el diagrama Ishikawa.  Material Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto tratado sobre la falla fractura en las caras, para descartar la influencia de la selección del material del sello, la influencia de la calidad de los materiales y la verificación del material del o’ring por medio del test elastomérico como causa de falla y se llegó a las misma conclusiones expuestas en el punto señalado, por lo que se considera descartar estas hipótesis como causa de falla.  Dimensiones Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto tratado sobre la falla fractura en las caras, para descartar la deformación de los muelles como causa de falla. Concluyéndose para esta falla que las dimensiones del sello mecánico se encuentran dentro de los parámetros exigidos por el fabricante de los sellos mecánicos, por lo que se considera descarta la hipótesis que la deformación del muelle influye en las causas de la falla  Mano de Obra Para evaluar la influencia de la mano de obra en las causas de fallas en los sellos mecánicos, se utilizó la misma herramienta del punto tratado sobre la falla fractura en las caras. Se aplicó el mismo instrumento concluyendo que si es causal de falla el grado de entrenamiento al personal.  Métodos Para evaluar la influencia de los métodos utilizados en la instalación como causa de falla en los sellos mecánicos se verificó de la misma manera que la falla anterior: los procedimientos de parada y arranque de la bomba, la instalación y la seguridad utilizada por el personal y se concluyó que utilizan grasa mineral para introducir el sello mecánico en el eje, siendo este aditivo incompatible con el material elastomérico del fuelle, por lo tanto el uso de aditivos incorrectos al instalar el sello es causa fundamental de falla. Además se observó que al realizar el montaje debido a la forma del impulsor (abierta) éste quedaba mordiendo la punta del resorte del sello mecánico evitando una correcta compresión en las caras del sello ocasionando que estas se rayaran. Por lo tanto el mal montaje en instalación del sello es causa principal de esta falla.  Equipo Para evaluar la influencia de los equipos como causa de falla en los sellos mecánicos, se verificó de la misma manera que la falla anterior: la lubricación y vibraciones en la bomba, y golpes de arietes en las tuberías. Concluyendo que ninguna de las hipótesis planteadas con consideradas como causa de falla en los sellos 85

 Medio de Operación Se aplicó el mismo análisis utilizado en el punto tratado sobre la falla fractura en las caras, para descartar la influencia de agentes corrosivos que dañen al sello mecánico como causa de falla. Concluyéndose para esta falla que los materiales constitutivos del sello mecánico fueron diseñados para soportar estos agentes y cumple con las condiciones de operación, por la tanto se considera descartar este aspecto como posible causa de falla. La figura 54 muestra un diagrama de causa-efecto con las hipótesis consideradas y descartadas utilizadas para verificar las causas de estas fallas: En el diagrama causa-efecto mostrado en la figura 54 se presenta el descarte de las hipótesis para la falla de desgaste y rayado de las caras del sello mecánico como se puede observar las causas que se producen esta falla debidas a un mal montaje del sello mecánico, el uso de aditivos incorrectos al instalar el sello y la falta de entrenamiento del personal de mantenimiento. Se plantea tener especial cuidado al instalar este tipo de sello en la bomba debido a que por la geometría del impeler de la bomba, éste puede presentar errores de montaje, así como reforzar el adiestramiento y capacitación del personal de mantenimiento sobre el mantenimiento e instalación de sello mecánicos.

FIG 64: Diagrama causa efecto con las hipótesis consideradas y descartadas de la falla: rayado en las caras del sello mecánico.

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3.3 TIPOS DE DAÑO A LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS. A lo largo del presente capítulo se determinó por medio del diagrama Ishikawa las principales causas de las fallas en los sellos mecánicos, coincidiendo en todas las fallas el bajo nivel de capacitación técnica del personal de mantenimiento como factor causal de las mismas, por lo que se recomienda la elaboración de un manual de instrucción e inspección de los sellos mecánicos con el propósito de poseer con un instructivo para el uso interno del departamento de Mantenimiento de la empresa y para instruir a los operadores sobre el manejo de los componentes del sello mecánico. Este instructivo permitirá disminuir las causas de las fallas encontradas en los sellos mecánicos por medio de la instrucción a los operadores, les permitirá adquirir conocimientos sobre definición de términos empleados en los sellos, medidas de seguridad, las instrucciones para el manejo, instalación e inspección necesaria durante el mantenimiento de los sellos mecánicos, la caracterización diversos tipos de fallas, sus causas y formas de eliminación. En general las bombas se diseñan con el eje atravesando la carcasa hacia el exterior con el propósito de instalar los cojinetes y conectar el motor. El punto en el cual el eje atraviesa la carcasa debe ser sellado para que: • El líquido sometido a presión no fugue al exterior, • El aire no entre dentro de la carcasa cuando (por ejemplo trabajando en aspiración), la zona de cierre está a presión negativa. Es evidente que el cierre del eje juega un papel importante para asegurar un funcionamiento seguro de la bomba y para prevenir daños ambientales. Este cierre debe ser cuidadosamente seleccionado. En general hay dos tipos de cierre de eje: • Cierres radiales • Cierres axiales 3.3.1. Construcción de un sello de eje radial Sello de eje sin contacto La holgura radial en un sello de eje sin contacto debe ser suficiente para asegurar que no roza en el caso de deflexiones y vibraciones del eje. Debe ser por lo tanto relativamente grande y en consecuencia la fuga es también grande. Los sellos sin contacto que fueron utilizados en principio eran como casquillos estranguladores o camisas para limitar el caudal entre dos cámaras con diferentes presiones. Este estrangulamiento también se utiliza para reducir la presión en la cámara después del estrangulador o para mantener la presión en la cámara delante 87

de él, por ejemplo, para evitar la ebullición. La pequeña holgura en el estrangulador limita la fuga y reduce la presión en la dirección del flujo. La longitud de la holgura depende de la relación de presiones. Sellos de eje con contacto La tolerancia radial en los cierres de eje con contacto podría reducirse prácticamente a cero. Sin embargo como se genera calor por fricción debido al contacto con el eje que está girando, la tolerancia debe ser incrementada lo suficiente como para permitir una cantidad controlada de fuga para eliminar ese calor. Este caudal lubrica las superficies de cierre y asegura que no son destruidas por el calor generado en un funcionamiento en seco. El régimen de fuga requerido es relativamente alto comparado con los cierres axiales, y por tanto este tipo de cierre radial debería ser utilizado sólo con bombas para no contaminantes, por ejemplo, agua de beber, agua de refrigeración, agua caliente y agua de mar. Este tipo de cierre de eje se utiliza principalmente en forma de empaquetadura formada por anillos hechos de hilos sin amianto, por ejemplo algodón, sintéticos y grafito-PTFE (poli-tetrafluoro-etileno). Cierre de eje por empaquetadura: Anillos de empaquetadura. Dependiendo de las relaciones de presión, la caja de empaquetadura se rellenará con 4 a 6 anillos. Sin refrigeración para temperaturas de líquido hasta 110ºC. Anillos de empaquetadura con refrigeración: La refrigeración se hace por una camisa o por un casquillo de refrigeración intensiva. Camisa de refrigeración para temperaturas de líquido hasta 180ºC. Casquillo de refrigeración para temperaturas de líquido hasta 210ºC. Anillos de empaquetadura con anillo de cierre hidráulico: Esta ejecución se elige para el sellado de un eje que trabaja bajo vacío. Suministrando un líquido limpio al anillo de cierre hidráulico, que sea compatible con el líquido que se bombea (cierre externo), o el mismo líquido que se bombea (cierre interno), se evitan entradas de aire. Es importante para trabajar en aspiración que el líquido de cierre esté a 1-2 bar. 3.3.2. Construcción de un cierre de eje axial (caras rozantes) Los cierres de eje de este tipo son conocidos como cierres mecánicos (axiales) o de caras rozantes. En esta construcción, dos caras de cierre perpendiculares al eje de giro son presionadas una contra otra y una gira sobre la otra fija. Durante la operación se abre una estrecha holgura entre las dos caras finamente mecanizadas, formándose una película de líquido o gas lubricante. El tamaño de esta holgura depende de varios factores, entre otros la rugosidad de las caras de roce que, generalmente, es de entre 0,01 y 0,15 µm para los materiales utilizados (valor medio aritmético Ra).

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Para calcular la fuga de un cierre mecánico, se toma como base generalmente, que la holgura es inferior a 1 µm. Este valor está muy por debajo del que se podría conseguir con un cierre de eje radial. Por lo tanto, la cantidad de fuga de un cierre mecánico es considerablemente menor que la de un cierre radial. Para el cierre mecánico de una bomba centrífuga, habrá que considerar las siguientes ejecuciones: Cierre sencillo Cierre sencillo sin equilibrar, con resorte giratorio y asiento estacionario. Con esta construcción las caras de roce están sometidas a la presión total de la caja del cierre. Este tipo de cierre está restringido a aplicaciones con presiones máximas de 10 a 16 bar. Cierre sencillo equilibrado, resorte giratorio y asiento estacionario. Las caras de roce se descargan mediante un escalón en el eje o en la camisa del eje, lo cual da una relación de área de la cara k < 1. Este tipo de cierre es apto para aplicaciones con presiones máximas de 20 a 40 bar, y en determinados diseños, incluso mayores. Con este tipo de cierre es necesario tener una circulación del fluido bombeado desde una zona de alta presión, a la cámara del cierre para disipar el calor de las caras de roce, para evitar depósitos de sólidos y si fuera necesario, mantener una sobrepresión en la cámara del cierre. También es posible retornar el fluido puesto en circulación desde la cámara del cierre hasta una zona de baja presión, por ejemplo, la aspiración de la bomba. La circulación se puede hacer a través de una tubería externa o taladros internos. Cierre sencillo equilibrado, con cámara de refrigeración. Esta ejecución cerrada, p.e. sin circulación de producto, es usada para bombas de agua caliente y temperaturas hasta 140°C. Cierre sencillo equilibrado, con camisa de refrigeración y asiento refrigerado. Esta ejecución cerrada, p.e. sin circulación de producto, es también utilizada para bombas de agua caliente. Con el asiento refrigerado es apropiada para temperaturas de agua de hasta 230°C. Utilizando un casquillo de refrigeración en lugar de la camisa y con un intercambiador externo de calor, este cierre mecánico es válido para temperaturas hasta 311ºC. Cierres mecánicos dobles Los cierres mecánicos dobles se utilizan cuando por razones químicas, físicas o ambientales no se permiten fugas del fluido bombeado. Antes de hacer la selección es aconsejable considerar si una bomba sin fugas (acoplamiento magnético o motor 89

encapsulado) es adecuada para la aplicación. Además de cierres mecánicos dobles específicos, en la mayoría de los casos el cierre doble está formado por dos cierres sencillos. Dependiendo de la presión de funcionamiento y del fluido bombeado, uno o los dos cierres pueden ser o no equilibrados. Cierres mecánicos dobles, ejecución back to back. Con esta construcción las dos caras giratorias están opuestas una respecto de la otra y forman, con la caja del cierre una cámara, estanca al ambiente y al producto. Se requiere un fluido compatible con el producto y con el ambiente para evacuar el calor por rozamiento y lubricar las caras de roce. Se necesita una presión aproximadamente de 2 a 3 bar más alta que la presión de cierre. Este tipo de cierre se tiene en cuenta cuando no se permita ninguna fuga de la bomba por peligro de explosión, ambiental, salubridad o cuando el líquido bombeado pueda polimerizarse por el calor generado por el rozamiento de las caras de roce. La circulación requerida de líquido se asegura mediante el uso de un termo-sifón o un anillo de bombeo en el cierre. Cierre de gas, cierre mecánico doble La lubricación por gas de los cierres dobles back to back puede ser una solución si no se dispone de ningún líquido compatible, o si es esencial evitar que el líquido entre en las caras de roce con riesgo, por ejemplo, de decantación de cristales. El fluido es generalmente un gas inerte como el nitrógeno con una presión aproximada de 2 bar mayor que la presión de cierre. Cierres mecánicos dobles, ejecución en tándem En esta ejecución, dos cierres sencillos se colocan uno detrás del otro. Mientras el cierre lado producto es lubricado por el producto, es necesario suministrar un líquido de lavado compatible con el ambiente en el otro lado. En comparación con el back to back, el líquido de lavado no necesita estar a una mayor presión. Cierres mecánicos dobles con muelle estacionario Este diseño de cierre con asiento rotatorio y muelle estacionario fue especialmente desarrollado para bombas químicas normalizadas. Este diseño puede igualmente ser utilizado como cierre simple con lavado o como cierre doble. El cierre del lado exterior puede también llevar muelle giratorio. Las especiales características de este cierre son: • Muelles protegidos del contacto con el producto y la fuga correspondiente. • El cierre es especialmente conveniente para productos que contengan sólidos abrasivos. • El cierre está doblemente equilibrado, p.e. no abre si hay pérdida de presión del líquido barrera y se auto-cierra en el caso de inversión de presión. • Está disponible como cierre cartucho, es decir pre-montado, listo para instalar, lo que hace el montaje más rápido y sencillo, acorta el tiempo de montaje y evita errores de montaje. 90

3.3.3. Propuestas de Acciones y/o Lineamientos para la Disminución de la Frecuencia de Fallas en los Sellos Mecánicos evitando daños a la Bomba Centrífuga. Para cumplir con los objetivos de la investigación, se propondrá a continuación algunas formas de solución a las causas que producen las fallas de los sellos mecánicos. Las siguientes propuestas se realizarán con el fin de lograr suministrar información valiosa que permitan la pronta solución a los problemas y de esta manera atenuar en gran medida las fallas presentadas en la planta. 3.3.3. A. Fractura en las caras de los sellos mecánicos Causas - Grado de entrenamiento del personal de mantenimiento - Bajo nivel de capacitación técnica. - Deformación de los muelles. - Instalación inapropiada. - Uso de aditivos incorrectos. Propuesta - Verificar que el descentramiento del eje, deflexión del eje y juego terminal axial en el equipo sean del tamaño apropiado con respecto al sello a utilizar para un correcto funcionamiento del sistema. - Verificar las longitudes operacionales de cada sello antes de instalarlo según el modelo del sello mecánico en el catálogo del fabricante. - Utilizar grasa sintética Turmopolgrease sh 2D para instalar los anillos elastoméricos (o’ring). - Adiestrar al personal con cursos sobre instalación de sellos mecánicos y otras formas de capacitación técnica apropiadas para el correcto desenvolvimiento de los mismos en la empresa. 3.3.3. B. Desgaste del Fuelle Elastomérico del Sello Mecánico Causas - Grado de entrenamiento del personal de mantenimiento. - Bajo nivel de capacitación técnica. - Instalación inapropiada. - Uso de aditivos incorrectos. Propuestas - Se propone hacer análisis químico del fluido, para seleccionar el sello. - Revisar los materiales utilizados por el sello mecánico instalados con los recomendados por el catálogo del fabricante para constatar que sean los apropiados para el flujo de bombeado. - Utilizar grasa sintética Turmopolgrease sh 2D para instalar los anillos elastoméricos. - Como control de las especificaciones del sello utilizar el tester elastomérico para verificar el material de los anillos elastoméricos que se vayan a instalar. 91

- Adiestrar al personal con cursos sobre instalación de sellos mecánicos y otras formas de capacitación técnica apropiadas para el correcto desenvolvimiento de los mismos en la empresa. - Reducir la temperatura y/o presión de operación por medio del plan API 23. Este plan consiste en realizar una circulación forzada por un anillo de bombeo, en un circuito cerrado desde la caja de sellado, pasando por un intercambiador de calor. - Cambiar el sello tipo MG1/G6 por el tipo M37G/G6 o un tipo Cartex. En la Tabla 3.2 se muestran las condiciones de estos sellos, estas condiciones fueron suministradas por el fabricante de sellos mecánicos. La frecuencia de falla del sistema actual suministrada por el sistema SAP R/3 es de 2 a 3 fallas anuales, debido al fuelle elastomérico. TABLA 3.2: Comparación de las características de operación de los sellos mg1, m37g y cartex, utilizados para propuesta de cambio del tipo de sello mecánico.

3.3.3. C. Adherencia de Partículas en el Sello Mecánico Causas - Capacidad de los materiales constitutivos del sello por debajo del estándar de operación recomendado por el fabricante de sellos mecánicos. - Selección inapropiada de los materiales del sello mecánico para el flujo de bombeado. - Bajo nivel de capacitación técnica. - Agentes corrosivos en el medio de operación.

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Propuestas - Realizar un análisis químico del fluido que se adhiera a las partes del sello mecánico. - Verificar que el sello haya sido diseñado para las condiciones para la cual está trabajando. - Adiestrar al personal con cursos sobre instalación de sellos mecánicos y otras formas de capacitación técnica apropiadas para el correcto desenvolvimiento de los mismos en la empresa. - Colocar un sello de caras de carburo de silicio o carburo de tungsteno. 3.3.3. D. Rayado en las Caras del Sello Mecánico Causas - Grado de entrenamiento del personal de mantenimiento. - Bajo nivel de capacitación técnica. - Uso de aditivos incorrectos. - Montaje inapropiado. Propuestas - Corregir procedimientos de ensamble. - Adiestrar al personal con cursos sobre instalación de sellos mecánicos y otras formas de capacitación técnica apropiadas para el correcto desenvolvimiento de los mismos en la empresa. - Utilizar grasa sintética para instalar los anillos elastoméricos.

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ANÁLISIS CRÍTICOS DE LOS DIFERENTES ENFOQUES La sustitución de sellos mecánicos en vez de cajas de estoperos empacadas no siempre es una panacea, y para algunos servicios el sello mecánico no es tan conveniente como la empaquetadura, incluyendo aquellos en los que las condiciones tienden a que en el líquido bombeado se formen cristales por cambios de temperaturas o asentamiento. Si se usan sellos mecánicos para esos servicios, es muy importante proporcionar lavado a chorro adecuado. Otra condición desfavorable para sellos mecánicos es un servicio de bombeo con largos periodos de suspensión, en los que la bomba puede hasta vaciarse. Los materiales flexibles que se usan en el sello se endurecen o puede ocurrir una ligera oxidación, causando, por lo tanto, que posiblemente se pegue el sello y se dañe al volver a trabajar. Finalmente, los sellos mecánicos están siempre sujetos a fallas en cualquier momento y éstas pueden ser más rápidas que las de la empaquetadura convencional. Si la empaquetadura falla, generalmente, puede mantenerse trabajando la bomba con ajustes temporales hasta que es conveniente pararla. Si un sello mecánico falla, la bomba debe pararse inmediatamente en casi todos los casos. El sello mecánico tienen su lugar en las bombas centrifugas ya que evitará eficientemente el escurrimiento de los estoperos cuando se aplica correctamente en condiciones favorables. Los responsables del mantenimiento de las bombas que emplean sellos mecánicos deberán leer cuidadosamente las instrucciones del fabricante del sello para su operación y mantenimiento. Se deberá tener a mano una existencia adecuada de partes de repuesto (según el servicio y disponibilidad del equipo) para que el sello pueda repararse si falla. Algunos fabricantes de sellos han considerado conveniente proveer al posible usuario con un servicio de ingeniería muy completo con objeto de asegurar que se dé a cada aplicación del análisis es la base esencial para el éxito de la aplicación de un sello mecánico, y los usuarios deben aprovechar las ventajas de ese servicio. La operación de un sello mecánico se puede entender mejor refiriéndose a algunas unidades de normas comerciales. Se debe tener en mente, sin embargo, que cada problema de sello como cada problema de bombeo, es diferente. Cuando se desean resultados positivos y seguros, el sello mecánico se deberá diseñar específicamente y adaptarse a la unidad de que se trata. Debe mencionarse al mismo tiempo que el arte de diseñar sellos mecánicos puede ser todo, menos estático. La severidad de los problemas de nuevas aplicaciones por un lado y las recompensas que se obtienen con su solución satisfactoria por otro, han propiciado un proceso vital de continuo desarrollo entre un gran número de fabricantes de sellos. 94

Debido a este crecimiento y mejoramiento continuos, las descripciones de los sellos llevan el riesgo de volverse inservibles en el poco tiempo que transcurre entre la preparación del manuscrito y la publicación del libro. Las siguientes descripciones, por lo tanto, son principalmente tendientes a ilustrar los principios básicos del diseño y operación de los sellos. En una construcción de sellos típicos: El prensaestopas con sus suplementos se ajusta dentro de la cubierta y constituye el miembro estacionario del conjunto de sello. Proporciona sello en dos puntos: (1) Entre el prensaestopas y la cara del estopero, por medio de juntas y (2) entre el suplemento del prensaestopas y la cara del anillo de sello, por contacto. El anillo de sello acoplado con una superficie de acero endurecido gira con la flecha y se sostienen contra el miembro estacionario por el anillo de compresión. Este último soporta unos resortes concéntricos que están conectados al extremo opuesto al collar, el que, a su vez está fijo a la flecha. El anillo de sello está provisto de un empaque en forma de anillo “O”, que evita cualquier escurrimiento entre el anillo de sello y la flecha. Es esencial en ese sello que una cara esté montada en forma flexible para mantener las superficies en contacto completo con una flexión razonable de la flecha. Los resortes y un amplio espacio entre la flecha y el propio anillo de sello desempeñan este fin. Al mismo tiempo, el collar mantiene todas las otras partes giratorias del sello en posición apropiada. El suplemento del prensaestopas que está en contracto con el anillo de sello está hecho de material resistente a la fricción. Cuando es necesario, puede diseñarse para lubricarse con otro líquido que no sea el que está bombeando. Un sello mecánico típico con resortes de carga y fuelle de hule sintético. (A) sella contra el escurrimiento entre el elemento giratorio y la flecha; la cabeza es flexible y ajusta automáticamente por desgaste de la rondana y juego del extremo de la flecha. La arandela protectora (B) evita que el área flexible del fuelle se pegue a la flecha. La rondana selladora (C) tiene un empuje positivo a través de las partes metálicas y los sellos contra el asiento flotante estacionario (E). Las dos caras selladoras (D) están asentadas en la fábrica y proporcionan un sello contra el escurrimiento. Para aplicaciones a temperaturas extremadamente altas o bajas (por ejemplo, la circulación de un refrigerante a temperatura sumamente baja), el sello de fuelle no es muy satisfactorio. Para este tipo de servicio se fabrica un sello de teflón. El soporte de metal fijo a la flecha con tornillos prisioneros proporciona un empuje positivo de la flecha a la rondana selladora de carbón por medio de abolladuras, que ajustan en ranuras correspondientes de la rondana. El sello entre la flecha y la rondana se obtiene por medio del anillo acuñado de teflón, que está previamente cargado por la acción de resorte se distribuye uniformemente con un disco de metal. 95

La cara realzada pulida de la rondana giratoria del sello se acopla contra la cara pulida con precisión del asiento estacionario para producir un sello hermético con fricción mínima por movimiento entre las caras. La presión del resorte mantienen las caras en contacto constante, proporcionando ajuste automático por el desgaste y el juego del extremo de la flecha. Un anillo de teflón actúa como sello estático entre el asiento estacionario y el juego longitudinal. Cuando este sello se aplica a bombas en servicio de vacío o que operan con alta elevación de succión, se suministra una alimentación de líquido lubricante por medio de una conexión Si el líquido se bombea limpio esta derivación puede conectarse a la descarga de la bomba. Muchos fabricantes de bombas tienen líneas de bombas de un solo paso y succión por el extremo que pueden equiparse con sellos mecánicos en vez de la empaquetadura convencional. En muchos casos, se ofrecen esos sellos como una alternativa de construcción y se puede aplicar a las bombas sin cambios en e maquinado. Unos cuantos fabricantes construyen algunos tamaños de bombas normales sólo con sellos mecánicos, pero esa práctica hace menos flexible la línea de bombas. El enfriamiento de las caras del sello es importante para una vida satisfactoria del sello, y un sello instalado dentro de una bomba sin un flujo de líquido adecuadamente dirigido para su enfriamiento y lavado (por ejemplo, para evitar que se asiente material sólido en los resortes,) puede tener una alta frecuencia de fallas. Se usan muchos métodos para proporcionar enfriamiento y lavado. Algunas veces todo lo que es necesario es dirigir una parte del líquido bombeado a las caras del sello. Cuando el líquido que se bombea no es apropiado para este fin, o cuando tiene que filtrarse primero, se debe proveer una circulación del exterior. Por lo tanto, las líneas normales de bombas arregladas para sellos mecánicos se construyen, generalmente, de tal manera que se pueda proporcionar cualquiera de los dos tipos de circulación. En ambos métodos la circulación positiva y evita que haya incendio en las caras del sello, a causa del calor generado por éste, cuando la bomba maneja el líquido cerca de su punto de ebullición. Cuando las temperaturas de bombeo llegan a 176,7 ºC, es conveniente proveer algunos medios para enfriar también la cámara que rodea al sello.

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CAPITULO III - CONCLUSIONES •En los diferentes tipos de sellos mecánicos, se encuentran las cuatro fallas recurrentes: fractura en las caras, desgaste del fuelle elastomérico, adherencia de partículas y desgaste o rayado de las caras. •Las causas de la fractura en las caras del sello mecánico son: el ajuste o compresión incorrectos en la longitud operacional del resorte, durante la medición de sus dimensiones. •Las causas del desgaste del fuelle elastomérico son: el uso de aditivos no apropiados durante su instalación. •Las causas de la adherencia de partículas en el sello mecánico son: la mala selección del material del sello mecánico con respecto al flujo bombeado. •Las causas del desgate o rayado en las caras del sello mecánico son: mal montaje del sello mecánico y el uso de aditivos incorrectos al instalar el sello. •El bajo nivel de entrenamiento del personal de mantenimiento influye en las cuatro fallas analizadas.

Recomendaciones •Adiestrar al personal con cursos sobre instalación de sellos mecánicos, cursos de manejo del sistema y otras formas de capacitación técnica apropiadas para el correcto desenvolvimiento de los mismos en la empresa, así como proporcionar material de apoyo al personal y que este se encuentre escrito en español apto para el nivel de los empleados. •Publicar y hacer uso del manual de instrucciones para el manejo, instalación e inspección necesaria durante el mantenimiento de los sellos mecánicos de las bombas de procesos de la Planta. •Registrar en el sistema la información detallada de las fallas detectadas en los sello mecánicos, por medio de la utilización de la hoja de registro de fallas para tener una visión más clara de lo que le ocurre al equipo. •Verificar las longitudes operacionales de cada sello, según el modelo, antes de instalarlo en la bomba. •Se recomienda realizar un análisis químico del fluido, cuando se presenten fallas en el sello mecánico por causas de adherencia de partículas en todo el sello, para seleccionar correctamente el sello mecánico a instalar en el medio.

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•Implementar el uso de grasa sintética Turmopolgrease SH 2D para los anillos elastoméricos (o’rings). •Utilizar como medio de seguridad y control de calidad el tester elastomérico para comprobar el material de los anillos elastoméricos, tanto de los que se va a instalar como de los que entra en stock de almacén. •Estandarizar los tipos de sello utilizados: se recomienda utilizar las caras de carburo de silicio o carburos de tungsteno, los anillos elastoméricos de EPDM, los resortes (muelles) y otros componentes de aceros CrNiMo. •En el plan de mantenimiento predictivo incluir un análisis de vibraciones de las bombas para controlar posibles fallas por vibraciones.

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BIBLIOGRAFÍA Manual De Sellos Mecánicos JOHN CRANE LEMCO México 2006 Application Mechanical Seals EAGLE BURGMANN Wolfratshausen, Germany. Special Print Series, 2007. Bombas, Selección, Uso y Mantenimiento MCNAUGHTON, K. Segunda Edición Editorial McGraw-Hill, México, 1999. Productividad Del Mantenimiento Industrial VILLANUEVA E. Compañía Editorial Continental S.A, México, 2000. Control Estadístico De Procesos Y Sistemas De La Calidad MANUAL FONDONORMA Barcelona, Marzo 2002. Sistemas De Mantenimiento, Planeación Y Control DUFFUAA, S. y DIXON, J. Segunda Edición Editorial Limusa Wiley, México (2004).

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ANEXOS CATALOGO GENERAL SELLOS MECÁNICOS

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