¿Por qué usar cierres mecánicos?

Una pregunta que surge con frecuencia es “¿por qué debo usar cierres mecánicos en lugar de empaquetaduras si las empaquetaduras son más baratas?”. Hay algunas ventajas que son obvias y fáciles de entender, y otras en las que puede que los beneficios no sean tan evidentes.

¿Por qué usar empaquetaduras?

En primer lugar, resulta útil examinar por qué las personas utilizan empaquetaduras y por qué las pueden preferir a una solución de cierres mecánicos.

Las empaquetaduras de bomba es la primera forma de sellado de bomba y sigue siendo una técnica de sellado muy utilizada. Al principio, las empaquetaduras de prensaestopas se fabricaban con cuerdas viejas y productos de fibra natural que se empaquetaban alrededor del eje enrollando físicamente el hueco con material para reducir las fugas. De ahí el nombre de “prensaestopas”.

Las empaquetaduras modernas emplean trenzados más sofisticados y materiales diseñados para lograr un menor desgaste, una reducción de la fricción y un mejor aguante del calor

• El personal de mantenimiento está familiarizado con el proceso de mantener y reempaquetar el prensaestopas de empaquetadura.
• Cuando la empaquetadura falla, simplemente comienza a tener más fugas, por lo que puede reajustarse y apretarse para reducir las fugas con la bomba en servicio. Por su parte, un fallo del cierre mecánico puede requerir la desconexión de la bomba. Por este motivo las empaquetaduras de bomba son la principal fuente de empaquetadura para bombas contra incendios y otras aplicaciones que no pueden arriesgarse a averías catastróficas.
• El coste inicial de las empaquetaduras (bomba) es menor en comparación con los costes asociados a los cierres mecánicos.

¿Por qué usar cierres mecánicos?

Coste del producto

Unas empaquetaduras de prensaestopas correctamente ajustadas deben mantenerse con una tasa de fuga de aproximadamente 1 gota por minuto de producto sellado por pulgada/25 mm de diámetro exterior del eje. En un eje de 2000"/50 mm de diámetro, esto equivale a 2 gotas/min o 100 galones/mes o 1200 galones/año (450 litros/mes o 5400 litros/año).

Estas cifras se basan en un escenario ideal y, como nos dice la experiencia, las tasas de fuga de los prensaestopas de empaquetadura son considerablemente superiores a este, con frecuencia de 5 a 10 veces.

Eliminación de efluentes y problemas medioambientales

Según el tipo de producto, los costes de eliminación de residuos pueden ser considerablemente superiores al coste inicial de fabricación. El simple hecho de observar nuestras propias facturas de agua domésticas ilustra esto. Incluso cuando se trata simplemente de aguas residuales, los cargos son muy superiores al coste inicial del producto.

Actualmente, las empresas se encuentran bajo una enorme presión y una constante observación de las cuestiones medioambientales. Los gobiernos están continuamente sometidos a una presión nacional y mundial para garantizar que los fabricantes aceptan la responsabilidad de los efectos que sus productos tienen sobre el medioambiente y las propias empresas suelen tener objetivos medioambientales que cumplir. Las fugas son cada vez menos aceptables y la conservación de recursos tiene cada vez mayor importancia.

Consumo energético

Los cierres mecánicos reducen el consumo energético en comparación con las empaquetaduras de prensaestopas.

De media, la mayoría de empaquetaduras de prensaestopas consumen 6 veces más energía que un cierre mecánico equilibrado. Hacer funcionar un equipo giratorio con empaquetadura en el prensaestopas es como conducir un coche con el freno de mano puesto. ¿Esto afectaría a su consumo de combustible? Por supuesto que sí, ya que los prensaestopas de empaquetadura aumentan en gran medida los costes energéticos. En algunos casos, las bombas pueden funcionar a menor velocidad y eficacia, lo que incrementa aún más los costes.

Vida del rodamiento

La única causa principal de fallo del rodamiento en un equipo giratorio es la contaminación de la lubricación. En un estudio realizado por Mobil Oil, se descubrió que una contaminación de agua del 0,002 % reduce la vida útil del rodamiento en casi un 50 %.  Esto equivale a 2 gotas de agua en un litro de aceite.

Las empaquetaduras presentan fugas por diseño y están muy cerca de los rodamientos. Esto somete a los rodamientos a una corriente constante de fugas y contaminación. Toda reducción de la contaminación incrementará en gran medida el tiempo medio entre fallos (MTBF) y, a su vez, reducirá los costes de mantenimiento.

La ausencia de fugas se traduce en una mayor vida útil del rodamiento y en menores costes por inactividad. Muchos fallos de los cierres mecánicos se atribuyen a un movimiento excesivo del eje provocado por el fallo de los rodamientos.

Desgaste del eje / manguito

Unos cierres mecánicos correctamente diseñados no desgastan los costosos ejes o manguitos.

La mayoría de equipos giratorios disponen de manguitos de desgaste reparables en la zona de la empaquetadura de prensaestopas para abordar el hecho de que la empaquetadura está diseñada para desgastar el eje en esta área. Si no se instalara un manguito reemplazable, sería necesario sustituir o volver a construir el eje en el área desgastada. Esto sería costoso en lo que respecta a mantener piezas de repuesto o al prolongado tiempo de inactividad mientras se reparan los ejes.

Si se instala un manguito de desgaste independiente, se incurre en el coste de mantener una pieza de repuesto en stock, pero subyace el peligro de que el diámetro del eje bajo el manguito se haya reducido considerablemente para permitir la instalación, lo que reduce en gran medida la resistencia al doblamiento de los ejes.

Es habitual que los ejes se rompan debido generalmente a la fatiga por el constante doblamiento del eje en funcionamiento. ¿Cómo sucede esto? Haciendo funcionar la bomba fuera de su punto de mayor eficiencia, contra válvulas de descarga estranguladas o cerradas, por encima de su capacidad diseñada; el voladizo del eje largo y la parada-arranque crean fuerzas masivas dentro de la voluta.

Todo ello se reduce al principio de las palancas y a que las cosas finas se doblan con más facilidad que las cosas gruesas.

Los manguitos del eje también pueden ser muy difíciles de quitar. Esto puede requerir una enorme cantidad de tiempo e incluso puede provocar daños en el propio eje.

Dilución del producto.

Las empaquetaduras de prensaestopas suelen requerir el suministro de un medio de enjuague limpio en el anillo de cierre hidráulico. Al principio, esto se hacía para evitar la entrada de aire en un sistema de vacío y también se descubrió que enfriaba la empaquetadura, ya que generaba fricción contra el eje.

Aquí, los costes son el suministro del enjuague, el derrame del enjuague en la atmósfera y la dilución del propio producto. Esta dilución puede ser aceptable o bien puede incurrirse en costes al eliminar el diluyente en una etapa posterior del proceso.

La ausencia de dilución del producto con cierres mecánicos se traduce en un producto de mejor calidad y en que no se incurre en costes adicionales al eliminar el diluyente.

Costes de mantenimiento

Garantizar que las empaquetaduras funcionan de la manera más eficiente posible como si se requiriese una atención constante. Demasiado sueltas y las tasas de fuga no son aceptables, demasiado apretadas y las empaquetaduras pueden quemarse en el arranque, lo que aumenta las fugas, el desgaste del eje o el manguito y el consumo de energía. La empaquetadura no es una simple cuerda grasienta, aunque a menudo se trate como tal. El mantenimiento debe ser constante y minucioso durante toda la vida útil de la empaquetadura para garantizar un funcionamiento aceptable.

Los cierres mecánicos no necesitan un mantenimiento rutinario.

Limpieza

La eliminación de las fugas reduce los costes del mantenimiento secundario al reducir la corrosión, la limpieza y la pintura. Los costes del mantenimiento secundario se reducirían de forma considerable.

Seguridad

La empaquetadura tiene fugas, ya que está diseñada para ello y filtra el producto “sellado” a la atmósfera. Como ya hemos acordado, esto es cada vez más inaceptable por razones medioambientales, sobre todo si el producto es corrosivo, tóxico o explosivo

Todos los productos clasificados por emisión fugitiva o como peligroso deben ser de doble sellado. La contaminación atmosférica se reduce en gran medida, los sellos dobles pueden lograr cero emisiones del producto.