Equipo de Ingeniería FB Bombas16 min de lectura
El sello mecánico cierra el paso del eje por la carcasa de la bomba con dos caras en contacto: una estacionaria y otra que gira con el eje. La película de líquido entre ellas lubrica y enfría; sin ella, hay funcionamiento en seco, causa frecuente de daño. El sello puede ser simple, con un par de caras, o doble, con dos pares y fluido externo, y cualquier disposición puede venir en cartucho.
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En la FBCN, la Ingeniería de FB Bombas indica 90 °C y 10 bar con sello mecánico (MTEC-03/00, Tabla 3) y remite la temperatura del sello a la recomendación del fabricante (Tabla 1).
En resumen
- El sello mecánico cierra el paso del eje con una cara estacionaria y otra que gira, mantenidas en contacto por resortes o fuelle, y una película de líquido entre ellas que lubrica y enfría.
- El sello simple tiene un par de caras y representa más del 90% de los sellos en uso; el doble usa fluido externo por encima de la presión del producto; el cartucho es cualquier disposición montada como unidad.
- En la FBCN, la Tabla 3 (MTEC-03/00) indica 90 °C y 10 bar con sello mecánico y hasta 105 °C con empaquetadura; la Tabla 1 remite la temperatura del sello a la recomendación del fabricante.
- El funcionamiento en seco, cuando se rompe la película entre las caras, es causa frecuente de daño; antes del arranque, elimine el aire de la zona del sello y conecte los fluidos auxiliares.
- El sello estándar de la FBE es el tipo 21, con caras de cerámica y grafito, Viton y resorte AISI 304; la FBOT usa empaquetaduras de grafito y un sello simple sumergido en el aceite del soporte de cojinetes.
Principio de funcionamiento, tipos (simple, doble, cartucho), materiales de cara, diferencia entre sello y empaquetadura, y cómo especificar para bombas centrífugas y de engranaje.
1. ¿Qué es un sello mecánico?
El sello mecánico es un dispositivo de sellado instalado donde el eje rotativo atraviesa la carcasa de la bomba. Ese punto, la caja de sellado, es un camino de fuga, y la guía del Departamento de Energía de EE. UU. con el Hydraulic Institute (DOE/HI) cita la empaquetadura y el sello mecánico como las formas usuales de sellarlo. La empaquetadura necesita cierta fuga para mantenerse lubricada y refrigerada; el sello mecánico ofrece un sellado superior.
Según la guía DOE/HI, la mayoría de las bombas vendidas se suministra con sello mecánico. Un sellado superior, sin embargo, no significa fuga cero: el léxico BURGMANN ABC, de EagleBurgmann, trata el control de fugas como parte de la operación, y registrar periódicamente la tasa de fuga informa la condición del sello y del sistema sellado.
En la serie FBCN de FB Bombas, el sello mecánico es una de las dos opciones de sellado; la otra es la empaquetadura. El eje se monta con camisa de protección en la región de sellado (MTEC-03/00, §2.3), y los fluidos con sólidos en suspensión piden un análisis de la Ingeniería de FB Bombas antes de la selección.
2. Cómo funciona el sello mecánico
El sello mecánico tiene una cara estacionaria, fijada al alojamiento o a la brida del sello, y una cara dinámica que gira con el eje; las juntas tóricas hacen el sellado secundario de esas piezas. Resortes o un fuelle, en general, mantienen las caras en contacto. Según la guía DOE/HI, las caras necesitan planitud precisa y alineación con tolerancias del orden de micras, porque deben permanecer en contacto constante mientras gira el eje.
Entre las caras se forma una película de lubricación, del propio producto o de un medio externo, que lubrica y enfría. Según el léxico BURGMANN ABC, el espesor de esa película varía con el fluido, la presión de sellado, la temperatura, la velocidad de deslizamiento y el par de materiales de las caras.
La película se separa, total o parcialmente, cuando el producto se vaporiza en la holgura de sellado, porque el calor de fricción no se disipa bien o porque la presión de sellado cae hasta la presión de vapor o por debajo. Ese es el funcionamiento en seco.
Como las bombas giran a menudo a 1.800 o 3.600 rpm, incluso pequeñas variaciones en el contacto entre las caras destruyen rápidamente la eficacia del sello, según la guía DOE/HI. En el arranque de la FBEI, la bomba nunca opera sin fluido: se elimina todo el aire de la zona del sello y se comprueba el sentido de giro con la bomba desacoplada, para evitar el funcionamiento en seco (MAN001-10).
Atención
La falta o la formación insuficiente de la película de lubricación es causa frecuente de daño al sello. Antes del arranque, confirme la cámara del sello llena y sin aire y los fluidos auxiliares instalados y conectados.
3. Tipos de sello mecánico
Los sellos mecánicos se clasifican por la disposición de las caras y por la forma de montaje. Los tipos que lista el catálogo FBEI 2026, simple, doble y cartucho, y la disposición en tándem funcionan así:
- Sello simple: tiene una única holgura de sellado, es decir, un par de caras, y la película entre ellas procede del propio producto. Según el léxico BURGMANN ABC, más del 90% de los sellos mecánicos se usan como simples. Puede tener disposición interna o externa y resortes en contacto con el producto o alejados de él; para fluidos muy corrosivos, la guía DOE/HI recomienda resortes externos.
- Sello doble (de doble efecto): dos pares de caras, espalda con espalda, cara a cara o con collar de arrastre común, con un fluido externo limpio y compatible con el producto, unos 2 a 3 bar o 10% por encima de su presión. Sirve cuando ninguna fuga del producto puede salir de la máquina, por riesgo de explosión o protección ambiental, y para gases, medios poco lubricantes o que polimerizan, pegan o forman depósitos.
- Sello en tándem: dos sellos simples en sucesión. El sello del lado del producto se lubrica con el propio producto, y un medio de quench, a menor presión que el producto, puede estabilizar la película.
- Sello cartucho: cualquiera de estas disposiciones puede fabricarse como unidad de cartucho, que puede probarse contra fugas antes del montaje y evita errores de instalación.
4. Materiales de las caras y elastómeros
El par de materiales de las caras pesa en la vida útil del sello. Según la guía DOE/HI, los dos mecanismos principales de falla son la degradación del material de las caras, en general por partículas que se traban entre ellas, y la pérdida de tensión de los resortes o del fuelle, por fatiga, incrustación o corrosión. Por eso la combinación depende del fluido, la temperatura, la presión y la presencia de sólidos en suspensión.
La matriz de combinaciones del léxico BURGMANN ABC, resumida en la tabla, relaciona pares usuales con cuatro requisitos: funcionamiento de emergencia con restricciones, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y resistencia a presión y temperatura máximas. Los límites de temperatura corresponden al proveedor del sello.
La Ingeniería de FB Bombas adopta en la FBE el sello estándar tipo 21, con caras de cerámica y grafito, elastómero Viton y resorte de acero inoxidable AISI 304 (MTEC-01/01, §2.5). El elastómero también entra en la selección: el léxico cita el hinchamiento de las juntas tóricas entre las causas químicas de daño y su fragilización entre las causas térmicas.
| Par de caras | Requisitos asociados en la matriz |
|---|---|
| Grafito de carbono impregnado de resina × carburo de silicio (sinterizado sin presión o por reacción) | Funcionamiento de emergencia con restricciones; resistencia a la corrosión |
| Grafito de carbono impregnado de resina × carburo de tungsteno con aglutinante de níquel | Funcionamiento de emergencia con restricciones; resistencia a la corrosión |
| Grafito de carbono impregnado de resina × óxido de aluminio (cerámica) | Funcionamiento de emergencia con restricciones; resistencia a la corrosión |
| Carburo de silicio (sinterizado sin presión o por reacción) × carburo de tungsteno con aglutinante de níquel | Resistencia a la corrosión y al desgaste |
| Carburo de silicio sinterizado por reacción × carburo de silicio sinterizado por reacción | Resistencia a la corrosión y al desgaste |
| Carburo de tungsteno con aglutinante de níquel × carburo de tungsteno con aglutinante de níquel | Resistencia a la corrosión y al desgaste |
| Grafito de carbono impregnado de antimonio × carburo de tungsteno o carburo de silicio sinterizado por reacción | Resistencia a presión y temperatura máximas |
5. Sello mecánico vs. empaquetadura — cuándo usar cada uno
En la empaquetadura, anillos de sellado se comprimen contra el eje con el prensaestopas. Según la guía DOE/HI, cuesta mucho menos y exige un mantenimiento menos especializado, pero necesita cierta fuga para mantenerse lubricada y refrigerada; el apriete excesivo genera calor que destruye la empaquetadura y puede dañar el eje, y el desgaste exige reaprietes periódicos. El sello mecánico sella mejor, pero suele costar más y ser más difícil de reparar o sustituir.
En la FBCN, la Tabla 3 (MTEC-03/00) da el límite de presión por temperatura de cada sellado. Con empaquetadura y bridas ANSI B16.1 de 125 lbs: 12 bar de −28 a 65 °C, 11 bar a 93 °C y 10 bar a 105 °C; con bridas de 250 lbs, 16 bar en el mismo rango. Con sello mecánico: 90 °C y 10 bar. La Tabla 1 da la temperatura con sello como “según recomendación del fabricante”.
La cámara de sellado varía según la aplicación (§10). En las ejecuciones con empaquetadura, S1, S2 y S3 usan líquido de fuente externa y llegan hasta 105 °C; con fuente externa, no es posible usar cámara de refrigeración. La Tabla 1 indica cerca de 1 l/min de líquido en el sellado y de 3 a 5 l/min en el lavado. Cada ejecución atiende un caso:
- ST, ejecución estándar: lubricación por el propio fluido, para fluidos limpios y no agresivos.
- S1: sellado con líquido limpio de fuente externa, para fluidos tóxicos, agresivos o de mal olor y para succión desde un tanque sometido a vacío o a presiones por debajo de la atmosférica.
- S2: lubricación y sellado con líquido de fuente externa, para fluidos con partículas sólidas o pequeñas fibras en suspensión.
- S3: lavado con líquido limpio de fuente externa, para fluidos con partículas abrasivas en suspensión o con tendencia a cristalizar.
- S4: aplicación con aceite térmico, sin conexiones en la región en contacto con el fluido bombeado y con empaquetaduras de grafito puro o de grafito con fibra de carbono.
Nota de ingeniería
Criterio de la guía DOE/HI: empaquetadura cuando la fuga no es un problema relevante, por su menor costo y su mantenimiento menos especializado; sello mecánico cuando la aplicación pide un sellado superior, como con un fluido tóxico, en el que la fuga contamina, o caro, en el que la fuga es un costo directo. Si ninguna fuga del producto puede salir de la máquina, el léxico BURGMANN ABC indica el sello doble.
6. Sello mecánico en bomba centrífuga (FBCN y FBOT)
La FBCN tiene impulsor radial de simple succión y la Ingeniería de FB Bombas proyecta su construcción mecánica según la ASME B73.1 (MTEC-03/00, p.1), especificación de bombas centrífugas horizontales de succión axial para proceso químico. El sellado trabaja sobre la camisa de protección del eje, y la construcción back-pull-out permite retirar la parte del soporte de cojinetes de la voluta sin desconectar ni desalinear la tubería, lo que facilita montaje, desmontaje y mantenimiento.
La presión en la cámara de sellado no es necesariamente la de descarga y puede quedar por debajo de la atmosférica, como en la succión desde un tanque bajo vacío, caso en que la FBCN prevé la ejecución S1 (MTEC-03/00, §10). La guía DOE/HI advierte que, en esa condición, la empaquetadura mal instalada puede dejar entrar aire, lo que puede reducir el rendimiento un 3% o más e impedir que las bombas autocebantes vuelvan a cebarse en el arranque.
En la FBCN, la ejecución con sello mecánico se define “según la necesidad de la aplicación y la solicitud” (MTEC-03/00, §10).
La FBOT, centrífuga para aceite térmico, tiene sellado con doble sistema de seguridad: empaquetaduras de grafito en la primera etapa, en la región en contacto con el aceite térmico, y un sello mecánico dentro del soporte de cojinetes, sumergido en su aceite (MTEC-16/00, p.1 y §2.3). La Tabla 1 indica empaquetadura de fibra de grafito de 5,5 mm y sello mecánico simple de Ø32 o Ø42 mm, y la conexión D2 es un tubo indicador de fuga del sello.
7. Sello mecánico en bomba de engranaje (FBE/FBEI)
La FBE fue desarrollada para fluidos viscosos, con el sellado elegido según el fluido y alojado en la zona frontal de la bomba (MTEC-01/01, p.1). La Ingeniería de FB Bombas prevé empaquetadura, sello mecánico, retén o acoplamiento magnético, y el eje no tiene camisa en la región de sellado; los sólidos en suspensión se analizan antes de la selección (§2.3). El catálogo FBE 2026 lista empaquetadura, sello mecánico o retén.
En la FBE, la empaquetadura se presiona con un prensaestopas regulado por tuerca hexagonal (§2.4), y el sello mecánico, montado y presionado por la brida del sello, tiene como estándar el tipo 21 (§2.5). El acoplamiento magnético es un sellado montado en tapa o carcasa de fabricación especial, para aplicaciones sin fugas, como fluidos corrosivos, tóxicos o explosivos (§2.7).
La Tabla 5 (MTEC-01/01) remite la temperatura con sello a la recomendación del fabricante. Para la serie, el catálogo FBE 2026 da de 10 a 500 °C (p.3); la ejecución, los materiales y el sellado definen el límite aplicable.
La Tabla 17 (MTEC-01/01) prevé conexiones de flush (F1) y de quench (Q1) del sellado, de 1/4″ NPT, y drenaje de la brida del sello (D3), hechas solo según la aplicación y la solicitud del cliente. Según el léxico BURGMANN ABC, el quench aplica un medio externo sin presión a las caras, del lado atmosférico, y, con vapor, impide que la fuga de productos con alto punto de solidificación se solidifique en la zona crítica del sello.
El catálogo FBEI 2026 lista empaquetaduras y sello mecánico simple, doble o cartucho. Antes de encender la bomba, la FBEI pide el sello correctamente ajustado (MAN001-10), con todos los accesorios y fluidos auxiliares instalados y conectados.
8. Problemas comunes y mantenimiento de sellos mecánicos
Según la guía DOE/HI, las causas comunes de problemas en el sello son la contaminación de las caras, el sobrecalentamiento por lubricación inadecuada y la instalación incorrecta. El léxico BURGMANN ABC agrupa las causas de daño en químicas, como corrosión e hinchamiento de juntas tóricas; mecánicas, como depósitos, desgaste y erosión; térmicas, como funcionamiento en seco, choque térmico y grietas por tensión térmica; y errores de material, producción y montaje. El análisis empieza por un registro exacto del daño.
- Contra el funcionamiento en seco: antes del arranque, confirme que hay líquido en la cámara del sello y que todo el aire se eliminó de la zona del sello, como pide la FBEI (MAN001-10).
- Mantenga la alineación bomba-motor: según la guía DOE/HI, el sello debe estar alineado con precisión para que el movimiento del resorte sea mínimo en cada vuelta del eje, y las máquinas desalineadas generan vibración y desgaste prematuro de componentes (MAN001-10).
- En la centrífuga, evite operar lejos del BEP: según la guía DOE/HI, la deflexión del eje es más problemática con caudal bajo y, cuando es severa, causa fugas en el sellado del eje, y la cavitación acelera el desgaste de cojinetes y sellos. En la bomba de engranajes, mantenga la operación en las condiciones de la hoja de datos, como pide la FBEI (MAN001-10).
- Registre la tasa de fuga: según el léxico BURGMANN ABC, un aumento primero gradual y luego acelerado, tras miles de horas casi constante, indica que el sello se acerca al final de su vida; las oscilaciones bruscas vienen de cambios frecuentes de operación o indican mal funcionamiento.
- En la empaquetadura, el goteo es esperable: la Ingeniería de FB Bombas prevé que toda empaquetadura gotee en funcionamiento (MAN001-10) e indica ajustar el prensaestopas cerca de 1/6 de vuelta, observar las primeras 5 a 8 horas, apretar 1/6 de vuelta más si la fuga es excesiva y, tras el asentamiento, hacer un control semanal.
- Compare el tiempo hasta la falla con el MTBF estimado por el fabricante del sello; si es mucho menor, investigue la causa (guía DOE/HI). El juego de sellado de los repuestos para 2 años de la FBEI incluye empaquetaduras o sello mecánico, y los sellos almacenados se limpian solo con aire seco, sin líquido (MAN001-10).
9. Cómo especificar sello mecánico para su bomba
¿Va a consultar un repuesto para una bomba FB instalada? Envíe el modelo completo, el número de serie y la referencia de la pieza en el manual del equipo. Describa el problema observado y las condiciones de operación. Para consultar la especificación del sellado, incluya también los siguientes datos del proceso:
- Fluido bombeado — nombre, composición, viscosidad y densidad a temperatura de operación
- Temperaturas de operación, mínima y máxima: orientan la elección de los materiales de las caras y del elastómero.
- Presiones de succión y de descarga y presión en la cámara de sellado, que puede quedar por debajo de la atmosférica en succión desde un tanque bajo vacío.
- Sólidos: tipo, concentración y tamaño de las partículas. Según la guía DOE/HI, las partículas trabadas entre las caras son la causa usual de su degradación, y las líneas de flush con filtros ayudan a retenerlas; en la FBCN, los sólidos en suspensión piden consultar a FB.
- Dimensiones: en la FBCN, la Tabla 1 da camisa de 35 a 90 mm y cámara de sellado de 54 a 122 mm, según el soporte de cojinetes; en la FBE, la Tabla 5 da el diámetro del sello por tamaño.
- Contención y seguridad: si ninguna fuga del producto puede salir de la máquina, por riesgo de explosión o protección ambiental, el léxico BURGMANN ABC indica sello doble.
Nota
FB Bombas suministra bombas con sello mecánico ya especificado para su aplicación. No es necesario comprar el sello separadamente — envíe los datos del proceso y nuestra ingeniería dimensiona el conjunto completo.