Sellado externo

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Las disposiciones de rodamientos incluyen, por lo general, un eje, rodamientos, soporte(s), lubricante, componentes relacionados y sellos. Los sellos son fundamentales para garantizar la limpieza del lubricante y la vida útil de los rodamientos.
Las secciones Sellos integrales y Componentes y materiales ofrecen una descripción general de los sellos integrales utilizados en rodamientos tapados. Puede encontrar más detalles en las secciones de los productos correspondientes. Esta sección describe los sellos del exterior del rodamiento, y cómo afectan al rendimiento del rodamiento.
Debido a su importancia para las aplicaciones de rodamientos, esta sección abarca exclusivamente los sellos de eje no rozantes y rozantes, sus diversos diseños y versiones.

Criterios de selección de sellos
Los sellos para las aplicaciones de rodamientos deben proporcionar la máxima protección con niveles mínimos de fricción y desgaste, incluso en las condiciones de funcionamiento más exigentes. Debido a que el rendimiento y la vida útil de un rodamiento están estrechamente relacionados con la eficacia y limpieza del lubricante, el sello es un componente clave. Para obtener más información sobre la influencia de los contaminantes sólidos en el rendimiento de los rodamientos, consulte Factor de contaminación, ηc.

Se deben tener en cuenta muchos factores a la hora de seleccionar el sello más adecuado para un sistema de rodamiento-eje-soporte particular. Estos incluyen:
  • el tipo de lubricante: aceite o grasa
  • el tipo de contaminante: partículas o líquido, o ambos
  • la velocidad periférica en el labio del sello;
  • la disposición del eje: horizontal o vertical
  • la posible desalineación o flexión del eje;
  • la concentricidad y la variación;
  • el espacio disponible;
  • la fricción del sello y el consecuente aumento de temperatura;
  • las influencias del entorno;
  • el costo;
  • la autonomía requerida;
  • los requisitos de mantenimiento.
Para obtener más información, consulte Sellos de transmisión de potencia.

Tipos de sellos
El objetivo de los sellos es evitar la pérdida de lubricante y la entrada de contaminantes en un entorno controlado.

Existen diversos tipos de sellos básicos:
  • sellos no rozantes;
  • sellos rozantes;
  • sellos estáticos;
Los sellos radiales del eje no rozantes forman un intersticio estrecho entre el componente fijo y el giratorio. El intersticio puede disponerse de forma axial, radial o combinada. Los sellos no rozantes, que incluyen desde sellos simples de tipo intersticio hasta sellos laberínticos de múltiples piezas (fig. 1), no se desgastan.

Los sellos que están en contacto con superficies deslizantes se denominan sellos rozantes y se utilizan para sellar tabiques entre componentes de la máquina que se mueven circunferencial o linealmente entre sí.

El sello rozante más común es el sello radial del eje (fig. 2), que se instala entre el componente fijo y el giratorio.

Los sellos entre superficies fijas se denominan sellos estáticos. Su eficacia depende de la deformación radial o axial de su sección transversal una vez instalados. Las juntas (fig. 3) y juntas tóricas (fig. 4) son ejemplos típicos de sellos estáticos.

Sellos no rozantes
El sello más simple utilizado en el exterior del rodamiento es el sello de tipo intersticio, que forma un pequeño intersticio entre el eje y la tapa del soporte (fig. 5). Este tipo de sello se utiliza principalmente para las aplicaciones lubricadas con grasa que funcionan en entornos secos y sin polvo. La eficacia de este sello puede optimizarse al mecanizar una o más ranuras concéntricas en el agujero de la tapa del soporte que se encuentra en el extremo del eje (fig. 6). La grasa que sale por el intersticio llena las ranuras y contribuye a evitar el ingreso de contaminantes.

Si se utiliza lubricación con aceite y ejes horizontales, pueden mecanizarse las ranuras helicoidales en el agujero del soporte o el eje, a la derecha o a la izquierda, según el sentido de giro del eje (fig. 7). Estas ranuras están diseñadas para hacer que el aceite emergente vuelva al rodamiento; por lo tanto, es fundamental que el eje gire en un solo sentido.

Pueden mecanizarse otras formas en el eje. Las ranuras no helicoidales pueden usarse en el eje y en el soporte. Estas ranuras funcionan como disgregadores/aros deflectores. Los anillos de eje adicionales pueden evitar la fuga de aceite, independientemente del sentido de giro.

Los sellos laberínticos formados por una o varias piezas, que generalmente llevan lubricación con grasa, resultan considerablemente más eficaces que los sellos simples de tipo intersticio, pero también son más costosos. Para mejorar su eficacia aún más, se puede aplicar grasa periódicamente, mediante un conducto que se comunique con los tabiques del laberinto. Los tabiques de los sellos laberínticos pueden disponerse axialmente (fig. 8) o radialmente (fig. 9), según el tipo de soporte (enterizo o de dos piezas), los procedimientos de montaje, el espacio disponible, etc. Los intersticios radiales del laberinto (fig. 8) no se ven afectados por el desplazamiento axial del eje durante el funcionamiento; por lo tanto, los intersticios pueden ser muy estrechos. Si puede producirse una desalineación angular del eje con relación al soporte, pueden utilizarse laberintos con tabiques inclinados (fig. 10).

Pueden fabricarse sellos laberínticos económicos y eficaces usando las arandelas selladoras SKF (fig. 11). La eficacia de sellado aumenta a medida que se incrementa la cantidad de conjuntos de arandelas utilizados y puede optimizarse mediante la incorporación de arandelas flocadas. Para obtener más información sobre estas arandelas selladoras, consulte la sección Sellos de transmisión de potencia.

Se suelen fijar discos giratorios (fig. 12) al eje para que actúen como placa de protección. Los aros deflectores, las ranuras o los discos también se usan en aplicaciones lubricadas con aceite. El aceite emergente del aro deflector se recoge en un canal del soporte y se hace volver al depósito del soporte a través de conductos adecuados (fig. 13).

Sellos rozantes
Existen cuatro tipos comunes de sellos rozantes: El tipo de sello seleccionado para una aplicación particular depende, por lo general, de lo siguiente:
  • el propósito principal del sello (retener el lubricante y evitar la entrada de contaminantes)
  • el tipo de lubricante (aceite, grasa u otro) 
  • las condiciones de funcionamiento (velocidad, temperatura, presión y entorno)

Sellos radiales del eje

Los sellos radiales del eje (fig. 14 y fig. 15) son sellos rozantes que se usan tanto en aplicaciones lubricadas con aceite como con grasa (→ Sellos radiales del eje). Estos componentes, que vienen listos para su montaje, por lo general, constan de un refuerzo o una carcasa de metal, un cuerpo de caucho sintético, un labio del sello y un muelle toroidal. El labio del sello se encuentra contra el eje, presionado por el muelle toroidal. Según el material del sello y el medio que se debe retener y/o excluir, los materiales comúnmente usados para los sellos radiales del eje se pueden usar a temperaturas entre –55 °C (–65 °F) y +200 °C (375 °F).

La superficie de contacto del sello, que es la parte del eje que está en contacto con el labio del sello, es de vital importancia para la eficacia de sellado. La dureza de la superficie de contacto debe ser de, al menos, 45 HRC a una profundidad de 0,3 mm como mínimo. La textura superficial debe cumplir con la norma ISO 4288 y estar dentro de los valores orientativos de Ra = 0,2 a 0,5 μm. En aplicaciones con bajas velocidades, una buena lubricación y un nivel de contaminación mínimo, se puede aceptar una dureza menor. En el caso de la lubricación con aceite, para evitar el efecto de bombeo inducido por las marcas helicoidales de rectificado, SKF recomienda usar el rectificado en profundidad para las superficies de contacto.

Si el propósito principal del sello radial del eje es evitar la pérdida de lubricante, entonces debe montarse con el labio hacia adentro (fig. 14). Si el propósito principal es evitar la entrada de contaminantes, el labio debe orientarse hacia afuera, en sentido contrario al rodamiento (fig. 15). → Sellos radiales del eje

SKF también puede suministrar sellos radiales del eje mecanizados de poliuretano. → Sellos mecanizados

ADVERTENCIA

Medidas de seguridad para el caucho fluorado y el politetrafluoroetileno


El caucho fluorado (FKM) y el politetrafluoroetileno (PTFE) son muy estables e inofensivos a temperaturas de funcionamiento normales de hasta 200 °C (390 °F). Sin embargo, si se exponen a temperaturas superiores a 300 °C (570 °F), como el fuego o la llama directa de un soplete para cortar, el FKM y el PTFE emanan gases peligrosos. Estos gases pueden ser peligrosos en caso de inhalación o contacto con los ojos. Además, cuando los sellos se calientan a dichas temperaturas, es peligroso manipularlos, incluso después de haberse enfriado. Por consiguiente, nunca deben entrar en contacto con la piel.

Si es necesario manipular rodamientos con sellos que han sido sometidos a altas temperaturas, como cuando se desmonta el rodamiento, se deben seguir las siguientes medidas de seguridad:
  • Siempre utilice gafas y guantes de protección, y dispositivos de respiración adecuados.
  • Coloque todos los restos de los sellos en un recipiente de plástico hermético señalizado con un símbolo que indique “material corrosivo”.
  • Siga las medidas de seguridad que se encuentran en la hoja de datos de seguridad (safety data sheet, SDS) adecuada.

En caso de contacto con los sellos, lávese las manos con jabón y abundante agua. En caso de contacto con los ojos, enjuague con abundante agua y consulte a un médico de inmediato. En caso de inhalación de gases, consulte a un médico de inmediato.

El usuario es responsable del uso correcto del producto durante su vida útil, así como de su desecho adecuado. SKF no se responsabiliza por la manipulación inadecuada del FKM o del PTFE, ni por las lesiones que puedan producirse como consecuencia de su uso.

Sellos de anillo en V

Los sellos de anillo en V (fig. 16) se pueden usar en aplicaciones lubricadas tanto con grasa como con aceite. El cuerpo de caucho elástico del sello se fija al eje y gira con él, mientras que el labio del sello ejerce una ligera presión axial sobre los componentes fijos, como el soporte. Según el material, los anillos en V se pueden usar a temperaturas de funcionamiento comprendidas entre –40 y +200 °C (–40 a 390 °F). Son fáciles de instalar y permiten que haya desalineaciones angulares relativamente grandes del eje a bajas velocidades.

El acabado recomendado de la superficie de contacto (textura superficial) depende de la velocidad periférica (→ Superficie de contacto y tabla 1). A velocidades periféricas superiores a 8 m/s, el cuerpo del sello se debe ajustar axialmente en el eje. A velocidades superiores a 12 m/s, se debe evitar que el cuerpo del sello se levante y salga del eje. Para esto, puede usarse un anillo de apoyo de chapa metálica. Cuando la velocidad periférica excede los 15 m/s, el labio del sello se separa de la superficie de contacto y el anillo en V se convierte en un sello de tipo intersticio.

Los sellos de anillo en V tienen buena capacidad de sellado, que se puede atribuir al cuerpo del sello, que funciona como un aro deflector y, por ende, repele la suciedad y los fluidos. En consecuencia, estos sellos, por lo general, se disponen fuera del soporte en aplicaciones lubricadas con grasa y dentro del soporte, con el labio orientado hacia el lado opuesto del rodamiento, en aplicaciones lubricadas con aceite. Utilizados como sellos secundarios, los anillos en V protegen al sello principal del exceso de contaminantes y humedad.

Para obtener protección adicional en aplicaciones extremadamente contaminadas, SKF también ofrece sellos MVR. → Sellos axiales del eje MVR y fig. 17.

Sellos de fijación axial

Los sellos de fijación axial (fig. 18) se utilizan como sellos secundarios para ejes de gran diámetro en aplicaciones en las que es necesario proteger el sello principal. Se sujetan en su posición sobre un componente no giratorio y sellan axialmente contra una superficie de contacto giratoria. Para este tipo de sello, es suficiente que la superficie de contacto esté mecanizada con acabado fino y tenga una textura superficial de Ra = 2,5 μm.

Sellos mecánicos

Los sellos mecánicos (fig. 19) se utilizan en aplicaciones lubricadas con grasa o aceite, en las que las velocidades son relativamente bajas y las condiciones de funcionamiento son exigentes. Los sellos mecánicos constan de dos anillos deslizantes de acero con superficies de sellado bien acabadas y dos arandelas Bellevile fabricadas de compuestos de caucho, que colocan los anillos deslizantes en el agujero del soporte y proporcionan la fuerza de precarga necesaria a las superficies de sellado. No existen requisitos especiales para las superficies de contacto en el agujero del soporte.

Otros sellos

Los sellos de fieltro (fig. 20) se usan generalmente con la lubricación con grasa. Ofrecen una opción sencilla, rentable y adecuada para velocidades periféricas de hasta 4 m/s y para temperaturas de funcionamiento de hasta 100 °C (205 °F). La superficie de contacto debe estar rectificada con una textura superficial Ra ≤ 3,2 μm. La eficacia de este tipo de sello puede mejorarse considerablemente si, además, se coloca un sello laberíntico simple como sello secundario. Antes de su colocación en la ranura del soporte y previo al montaje, los sellos de fieltro deben embeberse en aceite a 80 °C (175 °F).

Los sellos metálicos (fig. 21) ofrecen una opción sencilla, rentable y que permite ahorrar espacio en rodamientos lubricados con grasa. Estos sellos se fijan al aro exterior o interior y ejercen una presión axial resiliente contra el otro aro. Después de determinado período de rodaje, se forma un intersticio estrecho y estos sellos se convierten en sellos no rozantes.

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