Sellos sin contacto para rodamientos: tipos, límites de velocidad y guía de selección

Un motor de 15 kW que funciona a 6.000 rpm no debería destruir los sellos de labio cada ocho meses. Cuando lo hace, el sello hace exactamente aquello para lo que fue diseñado: presiona un labio de goma contra una superficie giratoria, y el calor de esa fricción es lo que lo remata. Reemplazar ese sello de labio con un sello sin contacto a menudo resuelve el problema en un solo paso, porque el sello ya no toca nada. Los sellos sin contacto brindan un poco de protección contra la contaminación a cambio de una menor fricción, una temperatura de funcionamiento más baja, un techo de velocidad más alto y una vida útil más larga de la grasa. Para equipos limpios, rápidos o calientes, ese cambio suele ser el correcto.

Qué cuenta como sello sin contacto

Un sello sin contacto mantiene el lubricante dentro y la contaminación fuera sin ningún rozamiento entre las piezas giratorias y estacionarias durante el funcionamiento normal. En el trabajo con rodamientos encontrará cuatro versiones comunes:

• Escudo de acero prensado, mostrado como el sufijo ZZ en el número de pieza de un rodamiento
• Sello laberíntico, mecanizado como una trayectoria de espiras en un anillo o carcasa.
• Sello en V o sello de espacio, colocado cerca de un hombro sin presionarlo
• Diseños híbridos que combinan un camino laberíntico con un deflector de luz o un elemento de fieltro

El escudo de acero prensado es el más simple y económico del grupo y soporta bien el polvo grueso, la retención de grasa y la alta velocidad. Un laberinto es la opción más sólida del grupo cuando tiene suficientes vueltas internas y un camino de drenaje, pero también exige el trabajo de diseño más cuidadoso y el mecanizado más preciso.

Lo que ganas es mensurable. El par de fricción se mantiene bajo y estable durante la vida útil del rodamiento, la generación de calor disminuye, la velocidad límite aumenta y la vida útil de la grasa mejora porque el aceite base no se cocina por la fricción del sello. Tampoco hay ranuras de desgaste cortadas en el eje o manguito, lo que importa cuando el eje es costoso o difícil de reemplazar.

A qué renuncias es igualmente claro. La brecha que elimina la fricción también es un camino. El polvo fino, la neblina de refrigerante, el agua de lavado y la inmersión encontrarán su camino a través de un sello simple sin contacto, por lo que la contaminación intensa, los ciclos de limpieza de plantas de alimentos y el servicio sumergido normalmente necesitan un sello de contacto, una barrera secundaria o una purga.

Comparación de tipos de sellos en el mismo rodamiento

La siguiente tabla ubica las opciones comunes según los mismos criterios, por lo que el intercambio entre fricción y protección es visible en lugar de suponerse.

Cómo un sello sin contacto realmente mantiene la suciedad fuera

La protección en un sello sin contacto proviene del camino y no de una barrera. Comprender tres factores explica la mayoría de los resultados del mundo real.

Geometría del laberinto y momento de las partículas

Un laberinto obliga al aire y a las partículas a cambiar de dirección varias veces. Cada vuelta reduce la presión y atrapa partículas en una ranura, por lo que la contaminación tiene que viajar más lejos y con menos energía para llegar al rodamiento. En un anillo giratorio, la fuerza centrífuga arroja partículas hacia afuera antes de que alcancen el espacio más interno. Un único espacio recto funciona mucho peor que un recorrido con tres o cuatro cambios de dirección, razón por la cual dos sellos del mismo tamaño nominal pueden comportarse de manera completamente diferente en servicio.

Liquidación y crecimiento térmico

La autorización decide si un sello sin contacto funciona o falla. Los espacios radiales en la región de 0,1 a 0,3 mm por lado son típicos en rodamientos pequeños y medianos, y deben recalcularse cuando la carcasa es de aluminio y el eje es de acero, cuando la temperatura de funcionamiento difiere de la temperatura de ensamblaje en más de aproximadamente 60 grados Celsius, o cuando el eje muestra un descentramiento notable. Una brecha que se cierra a la temperatura de funcionamiento se convierte en un sello de fricción sin ninguno de los beneficios y con todo el desgaste.

Orientación, Drenajes y Purga de Grasa

La mayoría de los diseños sin contacto son direccionales. El deflector giratorio debe mirar hacia la fuente de contaminación de modo que las partículas sean expulsadas del rodamiento y la ranura estacionaria debe asentarse en el lado limpio. Un orificio de drenaje en el punto más bajo de la carcasa permite que el agua y el condensado salgan en lugar de acumularse en el hueco. También ayuda una ligera purga de grasa, ya que una pequeña cantidad de grasa que sale a través del hueco arrastra partículas y sella el camino desde el interior.

Dónde encajan mejor los sellos sin contacto

Estas aplicaciones rara vez decepcionan:

• Motores eléctricos y ventiladores, donde la velocidad es constante y el ambiente está limpio o ligeramente polvoriento.
• Husillos de alta velocidad y accionamientos de máquinas herramienta, donde el calor de fricción limita la precisión
• Cajas de cambios y carcasas de bombas con salpicadura de aceite, donde se puede mecanizar un camino de drenaje
• Articulaciones robóticas y sistemas de guía lineal, donde la larga vida útil de la grasa es más importante que una barrera hermética
• Automatización industrial que funciona con aire filtrado en un taller controlado

Estas aplicaciones suelen necesitar algo más:

• Fundición, minería y manipulación de áridos, donde el polvo abrasivo está presente en grandes cantidades.
• Líneas de alimentos con lavado diario y agentes de limpieza cáusticos.
• Bombas sumergidas y maquinaria continuamente mojada.
• Polvo conductor muy fino, como grafito o polvo metálico, que puede salvar un espacio estrecho.

Los rodamientos rígidos de bolas pequeños y medianos son el caballo de batalla en la mayoría de las aplicaciones limpias mencionadas anteriormente, desde motores de ventiladores hasta accionamientos de bombas, y el sufijo de sellado es lo que decide cómo se comportan en cada una.

Rodamientos rígidos de bolas pequeños y medianos Revise los rodamientos rígidos de bolas para motores de ventiladores, accionamientos de bombas y equipos de limpieza similares donde el sufijo de sellado determina el rendimiento. Ver producto →

Criterios de selección que deciden el resultado

Analice estos puntos en orden, porque cada uno reduce las opciones para el siguiente:

• Velocidad. Compare la velocidad requerida con la velocidad límite para el método de sellado elegido, no solo para el rodamiento.
• Rango de temperatura y diferencial de temperatura, incluida la diferencia entre las condiciones de montaje y funcionamiento.
• Tipo de contaminante y tamaño de partícula, ya que el polvo fino se comporta de manera muy diferente al grano grueso o a las salpicaduras de líquido.
• Método de lubricación, porque el comportamiento de purga de grasa depende de la cantidad de llenado y de la viscosidad del aceite base.
• Espacio axial y radial disponible para un laberinto con suficientes vueltas
• Acceso para mantenimiento, porque un sello que no se puede inspeccionar se reemplazará como una unidad completa

Cuando la velocidad y las cargas radiales y axiales combinadas aparecen juntas, los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras de las series 52 y 53 se especifican frecuentemente con protectores sin contacto, ya que el calor de fricción a la velocidad cuesta más de lo que se compra con la estanqueidad adicional.

Rodamientos de contacto angular de doble hilera series 52 y 53 Considere los rodamientos de contacto angular de dos hileras de las series 52 y 53 para cargas radiales y axiales combinadas a alta velocidad, donde los protectores sin contacto reducen el calor de fricción. Ver producto →

Instalación y manipulación que protegen el espacio

El espacio es pequeño por diseño, por lo que el cuidado del montaje es más importante que con un sello de labio:

1. Mida el espacio real después del montaje, no sólo en el dibujo, y compruébelo nuevamente en una unidad caliente después de la primera ejecución.
2. Mantenga la ranura del sello libre de exceso de grasa antes de cerrar la carcasa, ya que un camino bloqueado se convierte en un roce.
3. Presione sobre el anillo que se está montando y nunca a través del escudo o anillo laberíntico.
4. Compruebe la concentricidad y el descentramiento del eje, porque un espacio que sea desigual alrededor de la circunferencia se cerrará primero en un lado
5. Confirme la orientación del drenaje y el deflector antes de atornillar la carcasa.
6. Inspeccione si hay marcas de roce después de las primeras horas de funcionamiento, mientras que la corrección aún es barata

Modos de falla y lo que te dicen

La mayoría de los problemas de sellos sin contacto aparecen en una pequeña cantidad de formas reconocibles.

Cómo hacer coincidir un sello con la serie de rodamientos

El sufijo de un número de pieza es una guía rápida sobre el principio de sellado. ZZ significa un escudo de acero prensado sin contacto y 2RS significa un sello de labio de goma de contacto. Los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras de las series 30 y 38 se suministran en ambas formas, por lo que el mismo rodamiento puede servir como una unidad limpia de alta velocidad o como una unidad más sucia de baja velocidad, según el sufijo elegido al realizar el pedido. Los rodamientos rígidos de bolas siguen la misma lógica, con protectores para motores y ventiladores y sellos de labio para trabajos húmedos o polvorientos.

Rodamientos de contacto angular de doble hilera series 30 y 38 Compare los protectores sin contacto ZZ y los sellos de contacto 2RS para equilibrar los límites de velocidad con la protección contra el polvo y la humedad en estos rodamientos de las series 30 y 38. Ver producto →

Cuando la elección entre un límite de velocidad más alto y un sello más hermético aún no está clara, esta nota sobre Tipo de sello y selección de velocidad para rodamientos 3802. analiza la misma decisión con un ejemplo elaborado.

Una breve lista de verificación antes de especificar

1. Confirmar el contaminante y decidir si un espacio es aceptable.
2. Calcule la holgura a temperatura de funcionamiento, no a temperatura ambiente
3. Verifique la velocidad límite para el método de sellado que desea utilizar
4. Diseñe el drenaje y la orientación del deflector en la carcasa desde el principio.
5. Planifique una ruta de purga de grasa y un intervalo de relubricación realista
6. Inspeccione la primera unidad después de un recorrido corto y registre la separación medida.

Los sellos sin contacto no son una respuesta universal, pero son la mejor respuesta con mucha más frecuencia de la que se utilizan. Obtenga el espacio libre correcto, mantenga el camino limpio y oriente el deflector hacia la tierra, y un diseño blindado o de laberinto durará más que varios juegos de sellos de contacto en la misma posición. Si está trabajando en una carcasa o caso de carga específico, puede revisar el rango completo desde un fabricante de rodamientos en Cixi, Ningbo que construye versiones selladas y blindadas de la misma serie.