Características generales de diseño

El diseño típico de un cierre mecánico para agitadores se muestra en la Fig. 5. Las características de diseño más importantes, tales como el cierre de cartucho, los anillos guía, el apoyo de las fuerzas axiales, el sistema de enjuague, etc., se encuentran en muchos tipos de cierres diferentes basados en el principio de construcción modular.

Cierre de cartucho
Los cierres de cartucho se caracterizan porque todos los componentes implicados en la función de sellado pueden montarse y probarse fuera de la máquina. Las conexiones con el eje o la brida se realizan generalmente por medio de un maguito de eje y una carcasa. El aislamiento de los anillos de sellado con respecto a estos componentes se realiza mediante elementos secundarios.

Las ventajas de esta construcción residen en la posibilidad de volver a poner la máquina en funcionamiento muy rápido y en un montaje más fácil y seguro del cierre fuera de la máquina.

Sistema modular
Según el sistema de montaje modular, mediante la combinación de unos pocos elementos estandarizados de un cierre en particular se puede obtener un cierre mecánico para cada uno de los requisitos de sellado. Durante el funcionamiento, la estandarización de las geometrías de los anillos de sellado y de los materiales posibilita la reposición inmediata de estas piezas de desgaste, con lo que se garantiza un funcionamiento continuo del sello mecánico. Además, tal y como muestra la Fig. 6, es posible combinar pares de anillos de sellado de distintas gamas. . Las piezas de la carcasa se han diseñado de tal modo que permiten el montaje directo de otras piezas, como por ejemplo, un rodamiento integrado o refrigeración por agua. Si un determinado cierre tiene que adaptarse a los requisitos de varios productos, la resistencia al ataque se consigue simplemente reemplazando algunos de los componentes menores estandarizados.

Los cierres mecánicos diseñados según el principio modular cumplen así requisitos como rápida disponibilidad, reducción del stock de piezas de recambio y soluciones económicas en aplicaciones especiales.

Anillos guía y apoyo de las fuerzas axiales
El momento de fricción del cierre mecánico debe ser transmitido por el eje de la máquina a los anillos de deslizamiento giratorios y por los anillos de deslizamiento estáticos a las piezas de la carcasa adyacentes. Además, deben absorber las fuerzas resultantes de la diferencia de presión que afectan al manguito del eje.

Los componentes más utilizados son el anillo opresor de dos piezas, que actúa directamente sobre el eje y se adapta geométricamente a las piezas giratorias del sello, y un disco de contracción en el manguito del eje. Los discos de contracción requieren una gran precisión de las piezas, así como amplios espacios que permitan el complejo montaje. Las conexiones por arrastre de forma con el eje provocan, a menudo, muescas no deseadas.

Si las fuerzas axiales no pueden seguir transmitiéndose de forma efectiva por fricción a los componentes del sello, debido por ejemplo a altas presiones y grandes diámetros, se necesitarán apoyos por arrastre de forma en el siguiente resalte del eje o un buje o acoplamiento.

Sistema de enjuague
Si las condiciones imperantes en el depósito pueden dañar el cierre, como por ejemplo temperaturas muy elevadas, suciedad excesiva o un producto corrosivo o químicamente agresivo, el cierre mecánico podrá protegerse con un sistema de enjuague en la parte del producto. El medio de enjuague, su cantidad y los intervalos de enjuague deberán adaptarse a las condiciones específicas. En aquellos casos en los que el sello esté presurizado es aconsejable utilizar la presión de referencia dentro de la zona enjuagada.

Materiales
Debido a su alta resistencia a la temperatura, la corrosión y el desgaste, los materiales utilizados para la fabricación de los anillos de sellado son generalmente carbones limpios y cerámicas. Otra de las ventajas que presentan estos materiales es la ausencia de deformación plástica.

El gran contenido de grafito que presentan los electrografitos les proporcionan propiedades de funcionamiento de emergencia y una gran conductibilidad térmica. Su porosidad requiere una impregnación con plásticos o metales. Los anillos de carbón se clasifican como blandos debido a que el módulo E es relativamente bajo. La composición de los electrografitos depende del ámbito de aplicación. Por ejemplo, los carbones especiales para funcionamiento en seco se emplean para aplicaciones sin lubricación.

Los anillos de sellado fabricados en carburo de silicio o wolframio o en óxido de aluminio son duros y, por lo tanto, no se deforman. El carburo de silicio es el más utilizado debido a su versatilidad y por cuestiones económicas.

Con presiones bajas, los pares de anillos de sellado compuestos por dos anillos de carbón pueden funcionar igual de bien que una combinación blanda/dura. Si las fuerzas de deformación aumentan a causa del aumento de las cargas de presión, un anillo duro puede mantener estable la forma de la superficie de deslizamiento; el anillo blando de carbón, como componente de fricción, proporciona las propiedades de funcionamiento de emergencia.

Los electrografitos no son aptos para sustancias abrasivas. Los pares compuestos por dos anillos de sellado duros presentan limitaciones debido a la diferencia de presión que pueden soportar y a la carga térmica, especialmente, en el ámbito de fricción mixta.