Lubricación: consideraciones generales

En comparación con los cierres mecánicos lubricados por líquido, los cierres mecánicos no lubricados, de funcionamiento en seco, presentan muchas limitaciones en sus condiciones de funcionamiento (velocidad de deslizamiento, presión diferencial, temperatura del producto). Están sometidos a un gran desgaste, el calor generado sólo puede disiparse de forma limitada. Únicamente pueden emplearse cuando los requisitos de sellado son muy simples.

Los cierres mecánicos lubricados se dividen en sellos lubricados por gas, producto o líquido sellador.

Los cierres mecánicos lubricados por gas requieren una presión del gas en la ranura de sellado, que provoca la elevación del anillo deslizante. Esta presión del gas puede alcanzarse mediante presurización o, en el caso de velocidades elevadas, mediante un diseño apropiado de las superficies de deslizamiento. La bolsa de gas provoca un sellado sin contacto, pero también permite fugas más bien elevadas e impredecibles.

El uso de cierres mecánicos lubricados por el producto requiere las siguientes condiciones:

• El agitador sólo gira si el cierre está cubierto por el producto.
• Los datos técnicos, tales como temperatura y viscosidad del producto y presión de funcionamiento, deben posibilitar la lubricación (líquidos).
• Los sólidos contenidos en el producto no destruyen los anillos deslizantes.
• El producto refrigera suficientemente los anillos deslizantes.

 
Esto limita su aplicación a posiciones de montaje en el "nivel inferior" y hace que la función del cierre dependa del nivel de llenado.

Por un lado, las condiciones de funcionamiento normales en los agitadores (velocidad, presión, temperatura) exigen demasiado a los cierres de funcionamiento en seco y, por otro lado, no llegan a ser suficiente para una lubricación por gas dinámica. La presurización con gas sólo supone ventajas en determinados casos especiales. La posición de montaje más común de los agitadores, en la parte superior, excluye desde un principio la lubricación por el producto. Por los motivos citados, la mayoría de los cierres mecánicos para agitadores funcionan con lubricación con líquido sellador.

Los cierres lubricados por líquido sellador se llenan con un líquido apropiado, pero que en principio puede elegirse libremente. Por lo tanto, no presentan las limitaciones de uso de los cierres lubricados por el producto.

El líquido sellador circula generalmente por un circuito cerrado, por lo que ofrece posibilidades de refrigeración concretas. Dependiendo del modo en que se utilicen, pueden existir diferencias considerables.

Líquido sellador sin presión
El recipiente del líquido sellador sin presión puede rellenarse fácilmente durante el funcionamiento. El líquido sellador lubrica las superficies de deslizamiento por medio de un efecto capilar hasta una contrapresión de aprox. 7 bares (abs.).

Las fugas de producto son directamente absorbidas por el líquido sellador, de modo que se eliminan las posibilidades de olores desagradables o contaminación del medioambiente, así como daños personales a los operadores. El producto de la fuga puede eliminarse fácilmente cambiando el líquido sellador; además, se evitan sedimentaciones e incrustaciones externas causadas por el producto derramado.

Líquido sellador presurizado
La presión del líquido sellador se ajusta con un componente hidráulico adecuado a un valor superior al de la presión de funcionamiento en el depósito de agitación. De esta forma se previene la penetración del producto en el sello mecánico. También permite el uso de materiales no resistentes al producto en el lado atmosférico.

Si la presurización se mantiene a un nivel constante, el cierres y el sistema del líquido sellador deben diseñarse para la presión máxima del depósito por motivos de seguridad. Las condiciones normales de funcionamiento provoca inevitablemente una solicitación desfavorable del cierre mecánico en cuanto a desgaste, consumo de líquido sellador, generación de calor y consumo de energía.

En comparación, una presión del líquido sellador variable que supere siempre ligeramente la presión del depósito, proporciona valores óptimos de seguridad, desgaste y generación de calor. Desplaza la carga de presión al par de anillos del lado atmosférico y lo desvincula de la carga térmica producida por la temperatura del producto que afecta al par en el lado del producto. Este sistema de presión variable puede alcanzarse con multiplicadores de presión adecuados.

Efecto termosifón
El cierre mecánico y los componentes hidráulicos necesarios se conectan a un sistema de recirculación del líquido sellador. La fricción generada en el sello calienta el líquido sellador. Esto reduce la densidad del fluido, lo que provoca una circulación natural del líquido sellador a través del radiador instalado encima del cierre y a través de un circuito de retorno independiente hasta la entrada del líquido sellador en el cierre. El caudal de flujo en recirculación depende de la viscosidad del líquido sellador. Si el fluido utilizado tiene la viscosidad correcta y las superficies del radiador y los conductos de conexión están correctamente dimensionados, el efecto termosifón permite alcanzar una refrigeración suficiente y autorregulada del cierre.

Circulación forzada
Si los flujos volumétricos del efecto termosifón expuesto anteriormente no son suficientes para provocar la disipación del calor mediante radiación y convención en la carcasa del sello, deberá generarse una circulación forzada en el circuito del líquido sellador para la refrigeración externa.

Para la circulación forzada puede integrarse a menudo un rodete de bomba en el cierre que funciona en dependencia de la velocidad del agitador. Puesto que el calor generado también depende de la velocidad, se consigue así un sistema óptimo. Además, este dispositivo utiliza la carcasa existente. Esto puede reducir los costes notablemente en caso de presiones elevadas.

Si por motivos constructivos no puede integrarse la bomba o su efecto no es suficiente debido a bajas velocidades con altas presiones o alta viscosidad del líquido bloqueador, deberá montarse una bomba independiente. Entonces, el diseño de la bomba y del sello puede optimizarse por separado.