Soluciones de sellado para rodamientos industriales

Los rodamientos deben protegerse de pérdida de lubricante y contaminantes para operar fiablemente y durar. Los sellos de aceite de contacto tradicionales a menudo dañan el equipo. Los aisladores de rodamientos sin contacto abordan este problema protegiendo tanto rodamientos como maquinaria.

Los sellos de aceite siguen siendo comunes, yet lograr el rendimiento de un aislador de rodamientos a menudo requiere dos o tres sellos de aceite.

Los primeros aisladores combinaban piezas metálicos con canales de sellado simples y anillos O para sellado estático. Las unidades modernas son de ingeniería de precisión, con tolerancias ajustadas y caminos laberínticos intrincados que se curvan bruscamente.

Los fallos de rodamientos a menudo son provocados por lavados a presión, anillos excluidores laberínticos (LER) mal diseñados, o ataque químico —problemas que aisladores estándar mitigan efectivamente.

Aunque tamaño y temperatura son clave, la propia aplicación, medio, presión, velocidad y requisitos especiales deben conocerse. Completa hojas de datos de aplicación y envíalas a nuestros ingenieros para revisión y asegurar que toda la información relevante sea capturada.

Construcción del aislador de rodamientos

Estándares de la industria reducen el campo de aisladores adecuados. Por ejemplo, el Instituto Americano del Petróleo exige materiales anti-chispas para aisladores usados en sectores petrolero, químico pesado y gas.

Este requisito ha sido adoptado cross-sectorialmente, haciendo del bronce el material preferido. Donde la construcción metálica es innecesaria, mezclas de PTFE pueden producir aisladores resistentes a químicos para aplicaciones farmacéuticas y otras.

Los aisladores estándar usan anillos O, que si no se seleccionan correctamente, son el primer punto de fallo bajo ataque químico o temperaturas extremas. Dependiendo de la aplicación, anillos O de FKM encapsulado en PTFE, AFLAS o silicona pueden especificarse en lugar del FKM marrón por defecto.

Los aisladores de rodamientos pueden durar hasta siete veces más que sellos de aceite tradicionales, reteniendo lubricante mientras bloquean contaminantes. Diseños modernos también ofrecen capacidades de sellado eléctrico.

Motores de inducción eléctricos impulsados por variadores de frecuencia (VFD) de modulación por ancho de pulso (PWM) pueden operar a 40% menos RPM, entregando ahorros significativos de energía.

Motores de inducción no controlados corren en onda seno trifásica balanceada. Los VFD suministran energía en pulsos controlados —voltaje de onda cuadrada o seis pasos— creando voltaje de modo común capacitivamente acoplado (CMV) en el eje.

El CMV sigue el camino de menor resistencia a tierra, típicamente a través de los rodamientos. Una película delgada de aceite no puede aislar contra este exceso de voltaje, llevando a arco entre pistas interior y exterior —efectivamente soldadura por puntos. El resultado es picado por mecanizado por descarga eléctrica (EDM) que causa daño por acanalado y fallo de rodamiento, a menudo audible como ruido agudo.

Puesta a tierra del eje

Para prevenir este daño, cepillos conductivos se han incorporado en aisladores de rodamientos. Ofrecen un camino de menor resistencia que los rodamientos, derivando el exceso de voltaje seguro a tierra. Esto elimina CMV y detiene EDM.

Sellado dinámico adicional puede aplicarse al extremo no de accionamiento del motor instalando un aislador tradicional. Para motores grandes de alta potencia, cojinetes aislados fuerzan voltaje parásito a través de los cepillos conductivos.

Los rodamientos también requieren defensa contra contaminación externa. En minería, generación de energía y producción primaria de metales, los aisladores de rodamientos pueden durar hasta tres años, comparado con apenas tres a seis meses para un sello labial convencional.

Filtros para contaminación externa

En entornos extremadamente sucios —como pulverizadores de carbón y vagones de mina— filtros de aire se integran ahora en aisladores de rodamientos. Espuma de celda cerrada bloquea contaminantes de entrar en caminos de sellado; la espuma se monta en una ranura, dirigiendo residuos a un puerto de drenaje.

Los sellos de aceite divididos han sido favorecidos para evitar desmontaje de equipos. Los aisladores de rodamientos también están disponibles en diseños divididos, aunque aplican restricciones: aisladores no metálicos, inundados e híbridos no pueden dividirse debido a limitaciones de material o aplicación.

Aplicaciones inundadas

Cuando el nivel de lubricante supera el puerto de drenaje, los aisladores tradicionales son inadecuados, ya que el lubricante fluirá por caminos laberínticos y filtrará.

Similarmente, sistemas de lubricación forzada sin ventilación generan diferenciales de presión que causan fugas de lubricante a través del laberinto, igual que en condiciones inundadas. Los caminos no pueden retener presión positiva o negativa.

El desafío se ha abordado con sellos híbridos, que combinan beneficios de aisladores convencionales con rendimiento tolerante a inundación. Estos sellos pueden sumergirse completamente, reteniendo presión comparable a sellos de aceite de propósito general.

El sellado industrial exige un enfoque a medida. Emparejar el aislador correcto a cada aplicación requiere recopilación y análisis exhaustivo de datos. Aunque consuma tiempo, esta diligencia produce soluciones óptimas que protegen rodamientos y extienden vida de equipos.

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Patrick Rhodes es ingeniero de aplicaciones en Garlock Sealing Technologies, Palmyra, NY.