Las cámaras de sellado y los prensaestopas son dos componentes esenciales en los equipos rotativos que sirven para evitar fugas de fluidos y proteger el eje y los rodamientos. Aunque ambos están diseñados para controlar las fugas alrededor de un eje, difieren en su diseño, método de sellado, funcionalidad, requisitos de mantenimiento, coste y aplicaciones óptimas.
En este artículo, profundizaremos en las diferencias clave entre las cámaras de sellado y los prensaestopas, explorando sus características únicas, ventajas y limitaciones en varias dimensiones. Al final, comprenderá perfectamente cuándo y por qué utilizar cada tipo de solución de sellado de ejes en diferentes contextos de maquinaria.
Qué es la cámara de sellado
Una cámara de sellado es una cavidad o espacio que rodea el eje de una bomba u otro equipo giratorio cuando pasa a través de la carcasa o caja. El objetivo principal de una cámara de sellado es contener el sistema de sellado del eje, responsable de evitar fugas de fluido a lo largo del eje giratorio.
La cámara de sellado proporciona un entorno controlado para el funcionamiento del retén del eje. Normalmente se diseña con características como:
- Una zona rebajada o “prensaestopas” para sujetar los elementos de estanquidad contra el eje.
- Puertos o conexiones para hacer circular un fluido de sellado o un fluido de barrera para refrigerar y lubricar las caras de la junta.
- Un orificio de drenaje en la parte inferior que permite evacuar con seguridad cualquier fuga acumulada
- Un respiradero en la parte superior para evitar que el aire o el gas queden atrapados en la cámara.
En general, la cámara de estanquidad debe ser lo suficientemente grande como para alojar los elementos de estanquidad y permitir una circulación adecuada de los fluidos de estanquidad, pero no tan grande como para crear un espacio muerto excesivo en el que podrían depositarse sólidos o estancarse fluidos corrosivos. La forma interna debe favorecer un flujo suave y sin turbulencias para evitar problemas de estanquidad.
Qué es el Stuffing Box
Un prensaestopas es un tipo de cámara de sellado que se suele utilizar con empaquetaduras de compresión como elemento de sellado del eje. Recibe su nombre del hecho de que el material de empaquetadura, históricamente un material blando y flexible como cuerdas o trapos, se “rellenaba” literalmente en el espacio alrededor del eje para formar un sello.
Un prensaestopas consiste en un espacio cilíndrico agrandado que rodea el eje en el punto en que éste atraviesa la carcasa de la bomba o la carcasa de la máquina. Los elementos clave son:
- Un “orificio” cilíndrico o diámetro interior sólo ligeramente mayor que el eje, lo que proporciona un ajuste perfecto.
- Un medio de comprimir axialmente el material de la empaquetadura para expandirlo radialmente contra el eje, normalmente un “seguidor de prensaestopas” con brida atornillado a la cara del prensaestopas.
- Puertos o racores para añadir empaquetaduras, aceite lubricante o líquido de estanquidad
- Una conexión de drenaje para evacuar las fugas
El prensaestopas proporciona un recinto para contener los anillos de la empaquetadura y permitir que se compriman para formar un cierre hermético contra el eje. La profundidad y el diámetro del prensaestopas dependen del número de anillos de empaquetadura necesarios, que viene determinado por el tamaño del eje, la presión de funcionamiento y las propiedades del fluido.
Al comprimirse y expandirse radialmente, la empaquetadura se adapta a la superficie del eje y forma una junta estanca pero flexible. Generalmente se requiere una pequeña cantidad de fuga controlada para lubricar y refrigerar la empaquetadura, por lo que los prensaestopas no se consideran juntas de fuga cero.
Diferencias entre cámara de sellado y prensaestopas
Diseño
El diseño de las cámaras de sellado y los prensaestopas difiere significativamente. Las cámaras de sellado suelen ser más grandes y complejas, con una carcasa espaciosa que aloja cierres mecánicos, casquillos y sistemas de circulación. En cambio, los prensaestopas tienen un diseño más sencillo y compacto y constan de una carcasa cilíndrica que aloja el material de empaquetadura y un seguidor de prensaestopas.
Método de sellado
Las cámaras de sellado se basan en cierres mecánicos para evitar fugas de fluidos. Estas juntas son componentes diseñados con precisión que crean una barrera hermética entre el eje giratorio y la carcasa fija. Los prensaestopas, por su parte, utilizan material de empaquetadura, como fibras trenzadas o anillos de grafito, que se comprime alrededor del eje para formar un sello.
Funcionalidad
La función principal tanto de las cámaras de sellado como de los prensaestopas es evitar fugas de fluido de la bomba o el equipo. Sin embargo, las cámaras de sellado ofrecen un rendimiento de sellado superior y son más adecuadas para aplicaciones de alta presión, alta temperatura y corrosivas. Los prensaestopas son más económicos y suelen utilizarse en aplicaciones menos exigentes o en equipos más antiguos.
Control de fugas
Las cámaras de sellado proporcionan un excelente control de fugas, ya que los cierres mecánicos mantienen una barrera estanca y sin fugas entre el fluido del proceso y el entorno. Los cierres mecánicos correctamente instalados y mantenidos pueden funcionar prácticamente sin fugas visibles. Los prensaestopas, aunque son eficaces para reducir las fugas, suelen permitir una pequeña cantidad de fuga controlada, que es necesaria para lubricar y refrigerar el material de la empaquetadura.
Mantenimiento
El mantenimiento de las cámaras de sellado implica la inspección periódica, la limpieza y la sustitución de los sellos mecánicos y los componentes asociados. Este proceso puede ser más complejo y llevar más tiempo que el mantenimiento de los prensaestopas. Los prensaestopas requieren el ajuste periódico del seguidor del prensaestopas para comprimir el material de la empaquetadura y controlar las fugas. El material de la empaquetadura también debe sustituirse periódicamente a medida que se desgasta.
Coste
Las cámaras de sellado suelen ser más caras que los prensaestopas debido a su complejo diseño, sus componentes de precisión y su avanzada tecnología de sellado. El coste inicial de una cámara de sellado, incluidos los cierres mecánicos, puede ser significativamente superior al de un prensaestopas. Sin embargo, el ahorro de costes a largo plazo derivado de la reducción de fugas y la mejora de la fiabilidad puede justificar la inversión en una cámara de sellado para aplicaciones críticas.
Refrigeración y circulación
Las cámaras de sellado suelen incorporar sistemas de refrigeración y circulación para gestionar el calor generado por los cierres mecánicos y mantener unas condiciones de funcionamiento óptimas. Estos sistemas pueden incluir camisas de refrigeración, intercambiadores de calor y líneas de recirculación. Los prensaestopas suelen depender de la fuga controlada del fluido de proceso para proporcionar refrigeración y lubricación al material de la empaquetadura.
Aplicaciones
Las cámaras de sellado se utilizan ampliamente en bombas, mezcladoras y otros equipos giratorios modernos, sobre todo en industrias como la del petróleo y el gas, la química y la farmacéutica. Son las preferidas para aplicaciones que implican altas presiones, altas temperaturas, fluidos corrosivos o normativas medioambientales estrictas. Los prensaestopas siguen siendo habituales en equipos antiguos, aplicaciones de baja presión e industrias en las que el coste es una preocupación primordial, como el tratamiento de aguas y la fabricación en general.
