ANALIS-DE-FUNCIONAMIENTO-DE-DISPOSITIVOS-DE-SELLADO-ENE-QUIPOS-DE-BOMBEO

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
 
 
 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRÍCA 
 
 
 
 
 
 
 
ANALISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE DISPOSITÍVOS DE 
SELLADO EN EQUIPOS DE BOMBEO, COMPRESIÓN Y VALVULAS 
EN PROCÉSOS 
INDUSTRIALES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MEMORIA DE EXPERIENCIA PROFESIONAL 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
INGENIERO MECÁNICO 
 
PRESENTA: 
JESUS BLANCARTE RÁVIELA 
 
MÉXICO, D.F. 2005 
 
 
 
 2 
 
 
 
 3 
 
 
 
A MIS PADRES: 
 
Maria Luisa y Domingo 
quienes siempre me 
alentaron para llegar al 
termino de esta etapa de 
mi vida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A MIS HERMANOS: 
 
Guadalupa, Maribel, 
Zulema y Manuel 
Salvador quienes 
siempre me brindaron 
apoyo durante la 
carrera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A MI ESPOSA: 
 
Miriam, por estar 
conmigo en todos los 
momentos difíciles de la 
vida. 
 
 4 
 
 
 
A MIS HIJOS: 
 
Domingo de Jesús y 
Guillermo quienes son 
mis tesoros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AL I.P.N : 
 
Por ser institución que 
me brindo la 
oportunidad 
De realizar mi proyecto 
de vida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A LA E.S.I.M.E. : 
 
Por se la escuela que me 
brindo las herramientas 
para el camino de la 
vida. 
 
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A MIS PROFESORES: 
 
Quienes legaron su 
conocimiento y su 
tiempo para mi 
formación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Doy gracias a todos 
aquellos que de alguna 
manera me apoyaron 
para lograr esta meta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6 
 
 
 
Curriculum Vitae 
 
Formación Académica: 
 
Primaria: 
 
 Escuela Primaria “Antonio García Cubas” 
 de 1970-1976. 
 México D.F. 
 
Secundaria: 
 Escuela Secundaria Diurna N°. 186 
 1976 -1979 
 México D.F. 
 
Bachillerato: 
 Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos N°. 1 
 “Especialidad en Máquinas Herramienta” 
 de 1979- 1982 
 
Licenciatura: 
 
Licenciatura en Ingeniería Mecánica con especialidad en 
Máquinas Térmicas e Hidráulicas. 
 “Instituto Politécnico Nacional” 
 Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. 
 (E.S.I.M.E) 
 Unidad Profesional “Adolfo López Mateos” 
 Col. Lindavista 
 México D.F. 
 de septiembre 1982 a septiembre de 1987. 
 
Maestría: Universidad Autónoma de Nuevo León 
 Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 
 División Estudios de Postgrado 
 Administración industrial y de Negocios 
 4° Tetramestre de un total de 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7 
 
 
Curriculum Vitae 
 
Experiencia Laboral: 
 
 
Encargado oficina de ventas: 
Burgmann México S.A. de C.V. 
 Ventas zona norte 
 Cadereyta Jimenez, N.L. 
 
 
 
 
Función: 
** Ingeniero de ventas. 
** Realizar estudios para la aplicación de dispositivos de sellado industrial, 
como sellos mecánicos, empaquetaduras, empaques hidráulicos y juntas de 
expansión. 
 
** En bombas, compresores, turbinas, agitadores, reactores, reductores de 
velocidad y válvulas. 
 
** Venta y servicio a clientes como: 
 
** Pemex Refinación 
** Hylsa 
** Comisión Federal de Electricidad 
** Grupo Cydsa 
** Cemex 
** Grupo Vitro 
** Fibras Químicas 
** Nylon 
** Deming-Worthington 
** Maquinaria doga (bombas pacific) 
** Sterling Fluid Systems 
de abril 1996 a la fecha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8 
 
 
Curriculum Vitae 
 
 
Experiencia laboral: 
 
 
Ingeniero de ventas: Industrias John Crane de México S.A. de C.V. 
 Sucursal Coatazacoalcos, Ver. 
Av. I. Zaragoza # 2100 
 Col. Palma Sola. 
 Tel 5 24 77 fax 5 24 78 
 
 
 
Función: 
 
** Realizar estudios para la aplicación de dispositivos de sellado industrial, 
como sellos mecánicos, empaquetaduras, empaques hidráulicos y juntas de 
expansión. 
 
** En bombas, compresores, turbinas, agitadores, reactores, reductores de 
velocidad y válvulas. 
 
** Venta y servicio a clientes como: 
 
** Pemex Complejo Pajaritos 
** Pemex Complejo Morelos 
** Pemex Petroquímica Salina Cruz 
** Pemex Terminales Marítimas 
** Pemex Refinería Salina Cruz 
** Celanese Mexicana 
** Cloro de Tehuantepec 
** Grupo Cydsa 
 
de junio 1995 a marzo 1996. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9 
 
 
Curriculum Vitae 
 
 
 
 
Experiencia laboral: 
 
Ingeniero de ventas 
Encargado de oficina de ventas 
Salina Cruz, Oax. : 
Industrias John Crane de México S.A. de C.V. 
 Puerto del aire #3. 
 Col Aviación 
 Salina cruz, Oax. 
 
 
 
 
Función: 
 
** Realizar estudios para la aplicación de dispositivos de sellado industrial, 
como sellos mecánicos, empaquetaduras, empaques hidráulicos y juntas de 
expansión. 
 
** En bombas, compresores, turbinas, agitadores, reactores, reductores de 
velocidad y válvulas. 
 
** Venta y servicio a clientes como: 
 
** Pemex Petroquímica salina cruz 
** Pemex terminales Marítimas 
** Pemex Refinería salina cruz 
** Cementos Cruz Azul 
 
de febrero 1992 a junio 1995. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10 
 
 
 
 
Curriculum Vitae 
 
 
 
 
 
Asesoria independiente: Metalizaciones Industriales y Marinas S.A. de 
C.V. 
 Tampico Tamps. 
 
Ingeniero de ventas: Fabricación y recuperación de partes 
mecánicas por medio de aplicación de 
soldadura y recubrimientos. 
 
 
 
Función: 
 
** Brindar accesoria técnica a clientes en lo referente a recuperación de 
partes mecánicas por medio de soldadura, aplicación de recubrimientos e 
inspección no destructiva por ultrasonido y líquidos penetrantes. 
 
** En bombas, compresores, turbinas, agitadores, reactores, reductores de 
velocidad y válvulas. 
 
** Venta y servicio a clientes como: 
 
** Pemex Petroquímica salina cruz 
** Pemex Terminales Marítimas 
** Pemex Refinería Salina Cruz 
 
 
de febrero 1992 1995 a junio 1995. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11 
 
 
Curriculum Vitae 
 
 
 
 
Experiencia laboral: 
 
 
Ingeniero de ventas: Industrias John Crane de México S.A. de C.V. 
 Sucursal Coatazacoalcos, Ver. 
Av. Juárez #1015 
 Col. Centro 
 Tel 5 2477 
 
 
 
Función: 
 
** Realizar estudios para la aplicación de dispositivos de sellado industrial, 
como sellos mecánicos, empaquetaduras, empaques hidráulicos y juntas de 
expansión. 
 
** En bombas, compresores, turbinas,agitadores, reactores, reductores de 
velocidad y válvulas. 
 
** Venta y servicio a clientes como: 
 
** Pemex Complejo Pajaritos 
** Pemex Petroquímica la venta tabasco 
** Pemex Exploración las Choapas, Ver. 
** Pemex Exploración Agua Dulce, Ver. 
** Grupo Resistol 
** Cloro de Tehuantepec 
 
de junio 1990 a febrero 1992. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12 
 
 
Curriculum Vitae 
 
 
 
 
 
 
 
Experiencia laboral: 
 
 
Ingeniero de ventas: Industrias John Crane de México S.A. de C.V. 
 Poniente 152 # 679 
Col. Industrial Vallejo 
México D.F. 
 Tel 5 67 45 11 
 
Función: 
 
** Realizar estudios para la aplicación de dispositivos de sellado industrial, 
como sellos mecánicos, empaquetaduras, empaques hidráulicos y juntas de 
expansión. 
 
** En bombas, compresores, turbinas, agitadores, reactores, reductores de 
velocidad y válvulas. 
 
** Venta asesoria técnica y servicio a clientes como: 
 
** Bombas Worthington 
** Bombas Goulds 
** Bombas Durco 
** Pemex Refinería tula 
** Pemex Refinería Salamanca 
** entre varios mas. 
 
de mayo 1988 a junio 199013 
 
 
Curriculum Vitae 
 
 
 
 
 
 
 
Experiencia laboral: 
 
 
Técnico en control de calidad: 
 
 Control de Calidad S.A. de C.V. 
 Mariano Azuela # 246 
 Tel - 5 47 49 14 
 México D.F. 
 (Suc. Lázaro Cárdenas Michoacán) 
 
 
Función: 
 
** Dar asesoría técnica y servicio en inspección no destructiva. 
 
** Supervisión de soldadura con radiografía industrial. 
 
** Venta y servicio a clientes como: 
 
** Siderúrgica Lázaro Cárdenas “Las Truchas” 
** Fertilizantes Mexicanos. 
 
de diciembre 1987 a febrero 1988. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14 
 
 
Curriculum Vitae 
 
 
 
 
 
Cursos recibidos: 
 
A) “Inspección no destructiva por medio de ultrasonido y radiografía en 
soldadura” 
Lugar: México D.F. 
Duración: 48 horas 
B) “Principios de sellado mecánico y nuevas tecnologías” 
 
Lugar: México D.F. 
Duración: 45 horas 
Impartido por industrias John Crane de México S.A. de C.V. 
 
C) “Selección de válvulas” 
 
Lugar: México D.F. 
Duración: 36 horas 
Impartido por latinoamericana de válvulas. 
 
D) “Seminario de ventas” 
 
Lugar México D.F. 
Duración: 36 horas 
Impartido por centro de capacitación y adiestramiento S.C. 
 
E) Selección y operación de bombas centrifugas 
Lugar : México D.F. 
Duración: 30 horas 
Impartido por Asociación Nacional de Industrias del Bombeo e Ingeniería. 
 
F) Capacitación en selección de sellos mecánicos, juntas de expansión y 
empaquetaduras. 
Lugar: México D.F. 
Duración: 40 horas 
Impartido por Burgmann México S.A. de C.V. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
 
 
Curriculum Vitae 
 
G) Procesos administrativos aseguramiento de calidad y bombas. 
Lugar : México D.F. 
Duración: 40 horas. 
Impartido por Burgmann México S.A. de C.V. 
 
F) Ingles intensivo 
Interlingua México D.F. 
Prolanguaje Cadereyta Jiménez, N.L. 
 
G) Computación 
Actualización paquetes p.p.,word, Excel Coatzacoalcos, Ver 
Actualización paquetes p.p., word, Excel, Cadereyta Jimenez, N.L. 
H) Implementación de sistema de calidad ISO 9000 
Lugar: México D.F. 
Duración: 36 horas 
 Impartido por Burgmann México S.A. de C.V. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 16 
 
 
INDICE Página 
INTRODUCCIÓN 
 
1.- GENERALIDADES 1 
 
1.1.- Función de una bomba y clasificación 1 
1.1.1.- Definición de máquina 1 
1.1.2- Clasificación general de las bombas 2 
1.2.- Válvulas 4 
1.3.- Compresores centrífugos 4 
1.4.- Dispositivos de sellado 4 
1.4.1.- Definición de cero fuga 6 
1.5.- Conceptos para la selección de los empaques 7 
 
2.- EMPAQUES MECÁNICOS 9 
 
2.1.- ¿Qué es un empaque? 9 
2.1.1.- Principio de operación 9 
2.1.2.- Diseño de empaques 12 
2.1.3.- Propiedades de los empaques 17 
2.1.4.- Materiales de los empaques 18 
2.1.4.1.- Lubricantes para empaques 19 
2.2.- Selección del empaque 20 
2.2.1.- Instalación de empaques 21 
2.2.1.1.- Corte de empaque para equipo dinámico 22 
2.2.1.2.- Corte para equipo semiestático (Válvulas) 22 
2.2.1.3.- Procedimiento de colocación de la empaques 22 
 
3.- SELLOS MECÁNICOS 25 
 
3.1.- Definición 25 
3.1.1.- Desarrollo del sello mecánico 26 
3.1.2.- Sellado primario. Cuña de presión. 30 
3.1.2.1.- Presión efectiva en las caras de sellado primario 30 
3.2.- Clasificación de los sellos mecánicos 32 
3.2.1.- Ventajas de los sellos no- empujadores 32 
3.2.1.1.- Limitaciones de los sellos de no-empuje 32 
3.2.2.- Clasificación por características de diseño 32 
3.2.2.1.- Sellos balanceados y no balanceados hidráulicamente 32 
3.2.2.2.- Clasificación por elemento en rotación 33 
3.2.2.3.- Clasificación por elemento de sellado secundario 33 
3.2.2.3.1.- Ventajas de los sellos de empuje 33 
3.2.2.3.2.- Limitaciones de sellos de empuje 33 
3.2.2.4.- Clasificación por diseño en resorte único o´ resortes múltiples. 34 
3.2.2.5.- Clasificación por arreglo posicional 34 
3.2.2.5.1.- Sellos mecánicos arreglo doble 34 
 
 
 
 17 
 
 
Pagina 
3.2.2.5.2.- Sellos mecánicos arreglo en serie (Tandem) 35 
3.2.2.5.3.- Sellos mecánicos tipo cartucho 35 
3.3.- Transmisión positiva de movimiento 38 
3.4.- Materiales de construcción 38 
3.4.1.- Propiedades de los materiales en las caras de un sello mecánico. 39 
3.5.- Selección de sellos mecánicos 41 
3.5.1.- Parámetros de selección 42 
3.6.- Ventajas económicas 47 
3.7.- Instalación operación y mantenimiento 48 
3.7.1.- Instalación 48 
3.7.2.- Procedimiento de arranque 48 
3.7.2.1.- Condiciones hidráulicas del equipo 49 
3.7.2.2.- Operación de la bomba 49 
3.8.- Fallas en los sellos mecánicos 51 
3.9.- Reparación de averías de sellos mecánicos 52 
3.9.1.- Análisis de fallas 53 
3.9.1.1.- Falla del sello por acción química 53 
3.9.1.2.- Falla del sello por acción mecánica 55 
3.9.1.3.- Falla del sello por acumulación de calor 57 
 
4.- PROCESO DE LAPEADO 59 
 
4.1.- Definición 59 
4.2.- Razones de lapeado 61 
4.3.- Vehículo y polvo lapeador 61 
4.4.- Medición de planicidad 62 
 
5.- LUBRICACIÓN DE SELLOS 65 
 
5.1.- Características 65 
5.2.- Arreglos de planes de lubricación 65 
 
6.- SELLOS MECÁNICOS PARA COMPRESORES CENTRÍFUGOS 76 
 
6.1.- Características generales 76 
6.2.- Funcionamiento 77 
6.3.- Ventajas 77 
 
7.- NORMAS DE SELLOS MECÁNICOS 83 
 
7.1.- Antecedentes 83 
7.1.1.- Norma A.P.I. 610 83 
7.1.1.1.- Espesor de manga 84 
7.1.1.2.- Extensión de camisa o manga con respecto a la brida 84 
7.1.1.3.- Uso de empaques secundarios 85 
 18 
 
 
 
 
 
 
Página 
 
7.1.1.4.- Diseño de camisa o mangas 85 
7.1.1.5.- Tolerancias de maquinado de ejes y cajas de alojamiento de sellos. 86 
7.1.1.6.- Bujes de restricción 86 
7.1.1.7.- Arreglos de sellos mecánicos y conexiones de brida 87 
7.1.1.8.- Código de clasificación 89 
7.1.2.- Norma A.P.I. 682 91 
7.1.2.1.- Materiales de empaques secundarios por A.P.I. 101 
7.1.2.1.1.- Identificación 103 
7.1.3.- Normas ANSI 103 
7.1.4.- Normas DIN 103 
 
CONCLUSIONES 105 
BIBLIOGRAFÍA 106 
GLOSARIO 107 
APÉNDICE A 108 
APÉNDICE B 109 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prólogo 
En la industria en general se utiliza equipo de eje rotativo, específicamente 
debombeo y compresión, así como también válvulas, el cual debe tener el 
mínimo de fuga de fluído que maneja, para esto es necesario contar con un 
dispositivo que evite la fuga, debido a su importancia el presente trabajo 
tiene como objetivo mostrar la gran variedad de aplicaciones y diseños. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 20 
 
 
INTRODUCCION 
 
 
Las primeras aplicaciones de los dispositivos de sellado se llevaron a cabo 
en sistemas de bombeo por lo que analizaremos ampliamente estos 
sistemas con la finalidad de tener una visión mas clara y completa de 
donde, como y porque se utilizan los dispositivos de sellado, derivándose 
su aplicación para otros equipos como las válvulas y compresores. 
 
En la medida que avanza la industria, las bombas con sus variados diseños 
ocupan un lugar predominante en el desarrollo y progreso de las naciones. 
 
La evolución de los sistemas de bombeo permitió a la civilización, alejarse 
de los ríos y manantiales, además del desarrollo de vastas zonas de terreno 
que eran inhabitables. 
 
Los chinos y los egipcios contribuyeron grandemente al desarrollo de 
sistemas rústicos, para transportar y elevar considerables cantidades de 
agua. 
 
En 1840 se invento la primera bomba de acción directa movida por vapor, 
desde entonces el constante progreso ha convertido a las bombas en un 
equipo de absoluta necesidad para la vida moderna. 
 
Un factor importante que ha contribuido al uso creciente de equipos de 
bombeo, ha sido el desarrollo universal de la fuerza eléctrica. 
 
El desarrollo del motor eléctrico permitió el uso de la bomba centrífuga, 
mas ligera y mas barata acoplada directamente. 
 
La bomba centrífuga da un flujo sostenido de presión uniforme, provee 
flexibilidad máxima de descarga en cualquier condición, con caudal 
controlado, ya sea por variación de velocidad o de estrangulamiento. 
 
Los equipos de bombeo, de compresión y de válvulas son necesarios en 
todo tipo de plantas y procesos industriales sea cual fuere su capacidad, 
dentro de muchos procesos existentes podemos mencionar; la química, la 
petroquímica, alimenticia, azucarera, cervecera, papelera, etc., y es 
necesario que en cualquier equipo de bombeo no exista fuga alguna por 
causas de economía y mas que nada de seguridad ya que en algunos casos, 
los fluídos que se manejan en estos equipos son peligrosos y tienen un 
costo muy elevado. 
 21 
 
 
 
El elemento de nuestro equipo de bombeo que desarrolla esta función, es 
decir evitar la fuga son los elementos de sellado del mismo, los cuales van 
desde la cuerda engrasada hasta los sistemas mas sofisticados de sellos 
mecánicos y empaques con destino a bombas y otros equipos como son 
agitadores, compresores y cualquier otro equipo de eje rotatorio. 
 
Estos elementos de sellado deben ser idóneos para el proceso y equipo en 
cual vayan a ser instalados. 
Debido al auge que están tomando estos dispositivos en todo proceso 
industrial, el presente trabajo se enfoca directamente sobre este elemento 
debido a su importancia en las bombas y otros equipos para su buen 
funcionamiento. 
 
La ingeniería del sellado es una especialidad y en ella convergen 
conocimientos afines a las distintas ramas de la ingeniería como son: 
materiales, manejo de sustancias etc. 
 
En el presente trabajo se describen algunos de los dispositivos de sellado 
existentes, sus diferencias y partes de que se componen cada uno, su 
selección y funcionamiento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1 
 
 
1.-GENERALIDADES 
 
 
 
1.1.FUNCION DE UNA BOMBA Y CLASIFICACION. 
 
 
1.1.1.- Definición de máquina 
 
 
Máquina es un transformador de energía, es decir, una máquina toma 
energía de una clase y la transforma en otra clase de energía, por ejemplo 
un motor eléctrico toma energía eléctrica y la transforma en energía 
mecánica. 
 
 
Las máquinas se clasifican en grupos: máquinas de fluído, máquinas- 
herramienta, máquinas eléctricas, etc. 
 
 
Nuestro elemento en estudio se enfoca hacia las máquinas de fluído o 
máquinas hidráulicas, mismas que se definen como aquellas en las que el 
fluído proporciona la energía que toma la máquina o que el fluído recibe la 
energía que la máquina transformo. 
 
Las máquinas de fluído se clasifican en máquinas hidráulicas y máquinas 
térmicas. 
 
Las máquinas hidráulicas son aquellas en las que el fluído que intercambia 
su energía no varia sensiblemente de densidad a través de la máquina, 
siendo las máquinas térmicas aquellas en que el fluído en su paso a través 
de la máquina varia sensiblemente de densidad y volúmen específico. 
 
Una máquina hidráulica en su ejemplo mas sencillo lo tenemos en una 
bomba y se define como una máquina que toma energía mecánica y le 
proporciona al líquido energía hidráulica, es decir toma energía mecánica 
de un accionador y le incrementa la velocidad del líquido por medio del 
impulsor y esta última se convierte en energía de carga mediante la voluta o 
difusor de la bomba. 
 
 2 
 
 
 
 
 
La presión de descarga forzara alguna parte del producto hacia abajo por 
detrás del impulsor hacia el eje motriz, donde el producto trata de escapar a lo 
largo del eje motriz rotatorio. 
Los fabricantes de bombas utilizan varias técnicas de diseño para reducir la 
presión del producto que esta tratando de escapar; estas técnicas son: 
 
1.- Agregar barrenos al impulsor para equilibrar la presión en el mismo y 
permitir que la presión escape al lado de succión del impulsor. 
 
2.- Agregar pequeñas paletas de bombeo en la parte de atrás del impulsor. 
 
Sin embargo como no hay forma de eliminar esta presión completamente los 
elementos de sellado son necesarios para limitar el escape a la atmósfera. 
 
La selección de un método de sellado debe ser estudiada cuidadosamente 
para cada aplicación en lo relacionado a la instalación, mantenimiento, 
requerimientos de energía perdida del producto y los costos del tratamiento 
de los productos contaminantes que escapen. 
 
 
1.1.2.- Clasificación general de la bombas. 
 
Los equipos de bombeo se clasifican comúnmente bajo dos tipos de criterios 
diferentes: 
 
1.- Aquel que toma en consideración las características del líquido bombeado 
y las condiciones de operación bajo las cuales trabajara el equipo. 
 
2.- Aquel que considera el tipo específico de aplicación del equipo. 
 
Actualmente se encuentran tres clases de bombas que son: 
-Centrífugas Fig(1) 
-Rotatorias 
-Recíprocantes 
 
 
 
 
 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.- Bomba Centrífuga 
 
 
 
Caja de 
Empaque 
Rotor
Boquilla 
De Succión 
Boquilla de Descarga
 
Fuga 
(ml/min)
 4 
 
 
 
1.2- Válvulas 
 
Las válvulas son una parte básica en una planta industrial, ya que por medio 
de ellas podemos controlar los fluídos manejados en un proceso. 
 
Las válvulas que normalmente están instaladas en la succión y descarga de 
un equipo de compresión o de bombeo son del tipo compuerta para nuestro 
caso de aplicación, aunque existen gran variedad de ellas. 
 
1.3.- Compresores Centrífugos 
 
El compresor centrífugo produce la presión al aumentar la velocidad del gas 
que pasa por el impulsor y luego recuperarla en forma controlada para 
producir el flujo y presión deseados. 
 
Para un proceso el compresor centrífugo tiene la ventaja de que envía gas 
libre de aceite, de lo contrario se crearían problemas considerables en su 
operación. 
 
En estos equipos se utilizaban sistemas de sellado húmedo que traían consigo 
una infinidad de equipo auxiliar del mismo sistema. 
 
Con el avance de la tecnología en el ramo de la ingeniería del sellado de 
equipo industrial se consiguió eliminar ese equipo reduciendo así el numero 
de equipos para mantenimiento y por ende la reducción de presupuesto. 
 
Cada una de las bombas así como las válvulas y compresores deben tener, un 
dispositivode sellado que evite la fuga del líquido que este manejando. 
 
 
1.4.- Dispositivos de Sellado 
 
 
Los dispositivos de sellado son utilizados para prevenir la fuga de líquidos, 
sólidos y gases. 
También son usados para prevenir la penetración de particular extrañas 
dentro de los recipientes tapados o sistemas de tubería. 
 
Existe gran variedad de dispositivos de sellado que varían su forma, diseño y 
construcción para cada aplicación específica. 
 
 5 
 
 
Los aspectos importantes de selección de estos son: 
a) Solución técnicamente justificable 
b) Posibilidad de adquirir el dispositivo a un costo adecuado en el 
mercado industrial. 
c) El grado o cantidad de fluído que permitimos que escape o penetre al 
recipiente o contenedor del fluído a manejar, esto es el grado de fuga 
que puede ser tolerado. 
 
Hay dos tipos básicos de sellado que son estático y el dinámico. 
Los sellos estáticos son empleados donde no hay movimiento en el punto 
para ser sellado. 
Los sellos dinámicos son empleados cuando existe un movimiento relativo 
entre superficies (ejemplo una bomba centrífuga). 
Los sellos estáticos se dividen en dos grupos: empaques y selladores. 
Los sellos dinámicos se dividen en dos grupos al igual que los estáticos: 
sellos para ejes rotativos y sellos para ejes reciprocantes. 
Los sellos para ejes rotativos se dividen a su vez en interfaciales e 
intersticiales. 
Los sellos interfaciales comprenden dos grupos: sellos radiales y sellos 
axiales, su característica fundamental es que presentan contacto directo entre 
los componentes de sellado y el eje rotativo. 
Los sellos intersticiales no tienen contacto entre sus componentes y el eje 
rotativo, estos elementos permiten una fuga controlada efectuada mediante la 
regulación de un claro entre sus partes y el eje. 
La función de estos dispositivos es provocar una caída de presión con el 
menor flujo posible del fluído a sellar y la atmósfera. 
Dado que no hay contacto entre sus elementos y el eje, se reduce la fricción 
por lo tanto no hay desgaste y no hay perdida de potencia del equipo. 
En este caso en particular analizaremos los sellos para eje rotativo en el grupo 
de sellos interfaciales dividido en sellos axiales y sellos radiales. 
 
Los primeros ensayos de control de escape de producto alrededor de ejes 
alternantes o rotatorios consistía solamente en restringir la tolerancia entre el 
eje y la pared del recipiente o la cubierta de la bomba empacando un material 
suave y elástico alrededor del eje dentro de una extensión de la pared o 
cabeza detrás de la bomba que se llama caja de empaque. 
 
Estos se han desarrollado en modernos empaques de compresión que deben 
ser instalados cuidadosamente en la caja de empaque del equipo que se trate, 
son sostenidos por una brida. 
 
 6 
 
 
A medida que los tornillos de la brida se ajustan la presión sobre la brida es 
transmitida al empaque de compresión forzándolo contra el eje o manga 
formando un sello. 
 
El calor de fricción que se desarrolla donde el empaque de compresión hace 
contacto con el eje o manga rotatoria se reduce dejando que el producto se 
escape a la atmósfera con un ritmo controlado que es generalmente 60 a 90 
gotas por minuto. 
 
El empaque de compresión es el método preferido de sellado para muchas 
aplicaciones por su bajo costo inicial. 
 
Posteriormente se desarrollaron los sellos mecánicos con la finalidad de 
eliminar las desventajas que presentaba el empaque a compresión, esto es la 
fuga controlada para disipación de calor generado por la fricción, y llegar así 
a obtener cero fuga de fluído en el equipo que se trate. 
 
1.4.1-Definición de cero fuga 
 
En la industria del sellado es común mencionar el termino “cero fuga” sin 
embargo no existe definición universal de este concepto. 
 
En los laboratorios de tecnología avanzada de la General Electric Co. de New 
Nork definieron cero fuga en un rango menor 10 cm3/seg. de helio a una 
presión de 1 atm. 
 
La fuga puede ser extremadamente cara, toxica, corrosiva, explosiva o 
flamable, por lo que tiene que ser reducida al mínimo. 
 
El tipo de fuga que puede ocurrir depende en gran parte de la técnica utilizada 
para controlarla o prevenirla, también depende de la construcción del 
recipiente o contenedor, que puede ser un tanque , una válvula, una bomba, 
una caldera u otros equipos que deben estar hechos de materiales que no 
permitan fuga a través de ellos. 
 
Este elemento de sellado puede ser empaque o un sello mecánico, el cual es 
de uso generalizado actualmente debido a que tiene mayor resistencia que los 
empaques, siendo redituable la inversión de un sello mecánico debido a que 
tiene una larga vida mas que un empaque. 
 
 7 
 
 
En un empaque el área de sellado del material con respecto al eje es paralela, 
en cambio en los sellos mecánicos es perpendicular a este obteniéndose el 
sellado primario con dos superficies planas . 
Los nuevos materiales han hecho posible empaques que sellen mejor y tengan 
mayor durabilidad reduciendo el desgaste del equipo. 
La tendencia actual es construir plantas totalmente selladas con sello 
mecánico dejando a los empaques como opción viable. 
 
1.5.- Conceptos para la selección de los empaques. 
 
La principal ventaja de los empaques es la facilidad para seleccionarlos e 
instalarlos en un prensaestopas. 
 
Tanto para las empaques como para los sellos mecánicos se tienen que 
considerar algunos conceptos como: 
 
a) Fluído 
 
Un fluído es una sustancia que se deforma continuamente, o sea que fluye 
continuamente, bajo la acción de un esfuerzo cortante sin importar que tan 
pequeño sea (un fluído puede ser un gas o un líquido). 
 
b) Presión 
 
Es la fuerza por unidad de área. 
 
c) Presión Atmosférica 
 
Es la presión que ejerce la atmósfera dependiendo su valor de la altitud. 
 
d) Peso Específico 
 
Es el peso que hay en la unidad de volúmen de una sustancia. 
 
e) Densidad 
 
Es la masa que se encuentra en la unidad de volúmen. 
 
f) Viscosidad 
 
Es la resistencia que oponen las moléculas de los fluídos a desplazarse unas 
sobre otras, debido a las fuerzas de rozamiento entre ellas. 
 8 
 
 
g) Presión de Vapor 
 
En la superficie libre de cualquier líquido a cualquier temperatura hay un 
constante movimiento de moléculas, escapando así un determinado numero 
de moléculas en forma de vapor. Si cerramos el recipiente quedando un 
espacio libre sobre el líquido, este espacio se saturara de vapor, obteniéndose 
una diferente cantidad de vapor para cada temperatura, a la presión que ejerce 
este vapor se le denomina presión de vapor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9 
 
 
 
2.-EMPAQUETADURAS MECÁNICAS 
 
 
2.1.- ¿Que es una empaquetadura? 
 
Si se aplica cera a un cordón de cáñamo torcido se tiene un empaque 
mecánico primitivo, también conocido como empaquetadura, que servirá para 
impedir la entrada de agua a una lancha en el lugar en el que el árbol de la 
hélice sale del casco al agua. 
 
 
La cavidad donde se pone el empaque se llama estopero o prensa-estopas. 
 
Los elementos primarios de el empaque son un material fibroso al cual se le 
agrega un lubricante. 
 
Con el tiempo se arrastrara la cera y el cáñamo se puede pudrir por la 
inmersión. Para que este empaque tenga buenos resultados en la lancha deben 
de buscarse materiales que no se pudran con facilidad y que el lubricante que 
no se disuelva con facilidad en el agua dulce o salada y que no se pegue en el 
árbol cuando no se utilice la lancha. 
 
En la industria hay aplicaciones similares al ejemplo pero mucho mas 
complejas. 
Las empaques se utilizan en cualquier líquido conocido, con todos los 
equipos y en diversas condiciones. 
 
2.1.1.- Principio de operación 
 
En la figura (2) se muestra una caja de estoperos de una bomba conteniendo 
anillos de empaque, en este caso es particularmente cierto considerar las altas 
velocidadesperiféricas encontradas en las bombas, pues el calor generado 
entre el área de contacto, la cual es paralela, del eje y la empaque es grande 
por la fricción que hay entre los dos elementos, que solo una fuga controlada 
del producto es capaz de disiparlo. 
 
Para una mejor comprensión del funcionamiento de la empaque, veamos el 
diseño común de una caja de estoperos conteniendo anillos de empaque. 
 
 
 
 10 
 
 
Inicialmente el empaque es comprimido por medio de un prensa-estopas; 
cuando la bomba entra en operación el fluído bombeado pasara por el 
pequeño claro entre la empaque y el eje rotativo, actuara como lubricante y le 
ayudara a disipar el calor por fricción resultante. 
 
Este importante punto es con frecuencia ignorado por mecánicos inexpertos, 
que al observar fuga del producto efectúan ajustes en exceso y al detenerla 
provocan que el empaque opere en seco, limitando su vida y ocasionando 
rayados prematuros de la flecha o manga de la bomba. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.- Caja de estoperos 
 
 
Em
pa
qu
e 
A
ni
llo
s d
e 
em
pa
qu
e 
 12 
 
 
 
2.1.2.- Diseños de empaques 
 
Los empaques de tipo compresión son fabricados en gran variedad de diseños 
y a continuación se muestran los mas comunes. 
 
Esos diseños son construidos con ciertas características para aumentar su 
resilencia y evitar su deformación. 
En la selección del empaque deben considerarse las condiciones de operación 
del equipo que se trate. 
 
La mayoría de los empaques están destinadas para equipo rotatorio, también 
se utilizan en válvulas y otras aplicaciones como en juntas de puertas. 
 
En el presente trabajo analizaremos solo aplicaciones en bombas, reactores y 
válvulas. 
 
Los cuatro tipos de empaques son; entretejida cuadrada, plegada cuadrada, 
trenzado sobre trenzado y trenzado sobre un núcleo, todas son de sección 
cuadrada Fig (3). 
 
Los empaques metálicos se hacen con plomo o babbitt, cobre o aluminio y 
son de envoltura espiral, torcida. 
Los empaques metálicos se emplean por su resistencia física, no absorbencia, 
resistencia al calor o cualquier combinación de ellas. 
 
En un análisis hecho en laboratorio sobre el trabajo realizado por una 
empaque se obtuvo lo siguiente: 
 
Como se indica en la figura (4) el empaque solo realiza la función de sellado 
en los tres primeros anillos donde aplica la fuerza con el prensa-estopas y los 
demás anillos no tienen función alguna. 
 
Por este motivo se desarrollo un sistema de empacado para válvulas llamado 
de carga viva Fig (5). 
 
Este sistema es un empacado semiautomático ya que no es necesario estar 
apretando el prensa-estopas por el desgaste del empaque, la fuerza es 
proporcionada por un juego de resortes al prense que a su vez comprime el 
empaque consiguiendo de esta manera el sellado al eje de la válvula. 
 
 13 
 
 
En las válvulas las cajas de empaque son muy largas y por lo anterior se 
desperdiciaba gran cantidad de empaque para sellar estas. 
 
Para reducir el número de anillos de empaque se aplicó un buje y solo los 
anillos necesarios. 
 
En estas se aplicó el sistema de carga viva que consiste en un calculo de 
acuerdo a las condiciones de operación por medio de un software que nos 
indica el largo del buje y los anillos de empaque, así como la cantidad de 
resortes que proporcionan la fuerza al prensa-estopas para mantener el 
empaque comprimido. 
 
Con este sistema se consiguió que el tiempo de vida sea mucho mas largo. 
 
Más no así en las bombas ya que la operación es continúa y por consiguiente 
el desgaste. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.- Trenzado de empaques 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.- Función realizada por el empaque 
 
Prensa-estopas 
Presión 
el 
fluído 
Aplicación de 
la presión 
 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 Manga-guia para arandelas 
2 Resortes-arandelas . 
3 Juego para Sellado ANILLOS DE EMPAQUE 
4 Buje espaciador. 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.-Sistema de Carga viva 
 
 
 
 17 
 
 
 
2.1.3.- Propiedades de los empaques 
 
Las propiedades deseables de los empaques mecánicos son elasticidad, 
resistencia a los productos químicos y resistencia física. 
 
a) Elasticidad.- la elasticidad permite colocar al empaque en un prensa-
estopas y que sufra una ligera deformación para adaptarse al mismo. También 
permitirá que se deforme cuando haya flexión del eje durante el periodo de 
funcionamiento. 
 
b) Resistencia química.- evitara el ataque por el líquido que se sella con el 
empaque; esta resistencia debe incluir la del lubricante. 
Las perdidas por ataque o lavado por los productos químicos a menudo son 
toleradas por los usuarios. 
 
Cuando se pierde el lubricante, el material trenzado ya no sella, se vuelve 
abrasivo y hay que reemplazar el empaque para evitar daños al eje o camisa. 
 
c) Resistencia física.- protege al empaque contra daños mecánicos en 
particular cuando ciertos desplazamientos del eje o cualquier acción 
producida por el líquido, por ejemplo cuando el líquido se cristaliza en el 
empaque y se produce desgaste mecánico entre ella y el eje o camisa, para 
estos casos se debe utilizar un anillo de cierre hidráulico y lavado. 
 
 El empaque mecánico deseable debe: 
 
Incluir lubricante de sacrificio para el arranque inicial, ya que si se aprieta en 
exceso se pierde el lubricante. 
 
Mantener su volúmen físico y no perderlo con rapidez, para ello se utiliza se 
utiliza una combinación de lubricantes para que la perdida de volúmen sea 
lenta y controlable por ejemplo, el empleo de lubricantes que se funden a 
diferentes temperaturas puede controlar: 
 
- La perdida de volúmen. 
 
- Minimizar las ralladuras del eje o camisa 
 
- Tener máximas aplicaciones dentro de su tipo. 
 
 
 18 
 
 
 
2.1.4.- Materiales para los empaques 
 
Debido a las crecientes exigencias del servicio, los empaques hechos con 
fibras animales, vegetales o cuero tienen un empleo cada vez mas limitado. 
Los materiales mas comunes son las fibras minerales como asbesto, vidrio, 
cerámica, metal y las fibras sintéticas como el teflón y el carbón, todavía se 
utiliza algodón lino y cuero, el lino es muy común en los empaques marinos 
por su resistencia a pudrirse, compresibilidad y resistencia a la tracción. 
Debido a que se sabe que el asbesto (amianto) es cancerígeno se a 
reglamentado su uso por la OSHA (Occupational Health and Safety 
Administration Standards). 
El reglamento dice: 
 
Las fibras de asbesto deben ser modificadas con aglutinante, revestimiento u 
otros materiales de modo que durante cualquier uso previsible, no ocurra el 
manejo, almacenamiento, eliminación , procesamiento o transporte a una 
concentración de fibras en el aire mayor a los límites de exposición definidos 
por la OSHA. No hay empleo previsible de estos productos que produzca una 
cantidad mensurable de partículas de asbesto en suspensión en el aire. Si es 
necesario alterar estos materiales en una planta, nunca se deben cortar con 
sierras o abrasivos en ninguna forma, sino que se deben cortar con cuchillas. 
 
El asbesto tiene una resistencia excepcional a los productos químicos y al 
calor, además de su gran retención de lubricantes. 
El tipo mas usado es la crocidolita blanca, por la longitud, resistencia y 
flexibilidad de sus fibras. 
En algunas plantas se prohibido el uso del asbesto por lo que se sustituye con 
otros materiales como el teflón, grafito o cerámica. 
 
La fibra de vidrio se ha utilizado en algunos empaques mecánicos, resistelos 
productos químicos y se puede trenzar con facilidad, la desventaja es que 
desgasta el equipo. 
 
También se a utilizado las fibras de cerámica ya que tienen mayor resistencia 
al calor y son inertes a productos químicos, pulimenta el eje en vez de 
desgastarlo pero la desventaja es que es muy costosa. 
 
La hilaza de grafito ha tenido mucha aceptación en los últimos años, pero la 
desventaja es que es muy frágil y costosa. 
 
 
 19 
 
 
2.1.4.1.- Lubricantes para empaques 
 
 
La mica es una silice hidratada y es similar al talco como lubricante; ambos 
se utilizan todavía en algunos empaques de válvula pero rara vez en máquinas 
rotatorias por la alta fricción que producen. También se utiliza en donde la 
decoloración del producto es ocasionada por el grafito o el disulfuro de 
molibdeno. 
 
El grafito es el lubricante mas común para empaques y es inerte a la mayor 
parte de los productos químicos su valor lubricante se atribuye a las obleas 
muy delgadas que se adhieren al empaque y otras superficies de contacto. 
 
Uno de los problemas es que facilita la corrosión electrolítica o galvánica por 
ejemplo; ocasiona picadura de los vástagos de válvulas en servicio de vapor a 
alta presión. 
 
El disulfuro de molibdeno es un lubricante seco con aspecto, forma y tacto 
similares al grafito, pero no produce corrosión electrolítica, su utilidad 
principal es evitar el desgaste de las superficies metálicas porque se adhiere a 
los ejes, con lo que se mejora la lubricación de las empaques, pero tiene la 
desventaja que se oxida a 343 °C y pierde sus propiedades lubricantes. 
 
Otros lubricantes como la grasa mineral, el sebo y los aceites de petróleo 
tienen resistencia limitada a la temperatura y a los productos químicos. los 
aceites de petróleo se pueden carbonizar a altas temperaturas y se reduce o 
pierde su valor lubricante. 
 
El disulfuro de tungsteno es otro lubricante para temperaturas altas y es 
resistente a la corrosión y se emplea en empaques para válvulas. 
 
El teflón ha sido el adelanto mas grande en lubricantes para empaques y se 
utiliza en muchos tipos, puede contener hasta 35% de tetrafluoroetileno 
(TFE) según el tipo de construcción y las características de absorbencia de la 
hilaza base; tiene un limite de temperatura de 260 °C y es casi inerte a todos 
los productos químicos. 
 
Las excepciones son los metales alcalinos fundidos y algunos compuestos 
halogenados raros. 
 
 20 
 
 
Se utilizan algunos aceites de siliconas como lubricantes para altas 
temperaturas, estos aceites tienen mayor resistencia a la corrosión y pueden 
funcionar a temperaturas mas altas. 
 
 El lubricante ideal para empaques debe: 
 
1.- Lubricar entre el empaque y el eje para evitar desgaste, ralladuras o 
pegaduras. Es esencial un bajo coeficiente de fricción. 
 
2.- Actuar como bloqueador entre las fibras para evitar el escape de un 
exceso de líquido por las costuras del empaque. 
 
3.- Ser insoluble en el líquido a sellar. 
 
4.- Trabajar a la temperatura recomendada para el empaque básico, excepto 
cuando se trata de un lubricante de sacrificio que ayuda en el asentamiento 
inicial. 
 
5.- Tener larga duración en el almacén sin endurecerse ni perder sus 
características básicas. 
 
6.- Ser compatible con el líquido a sellar y no contaminarlo. 
 
7.- Impedir la corrosión galvánica o electrolítica. 
 
Adición de lubricante al empaque 
 
El anillo de cierre hidráulico, llamado a veces linterna, se hace con material 
rígido como bronce , acero inoxidable, nylon o TFE es poroso para permitir 
el libre paso de lubricante. 
El lubricante penetra por el exterior del anillo y fluye al eje o camisa. 
 
2.2.- Selección del empaque 
 
Cada fabricante emite sus propias tablas de selección de acuerdo a los 
materiales que producen; esta es mas un arte que una ciencia. 
Los factores a considerar en la selección incluyen todas las condiciones del 
liquido como son: 
- Tipo de fluído (tipo, viscosidad, densidad, peso especifico, presión de 
vapor) 
- Temperatura 
- Velocidad del equipo 
 21 
 
 
- Presión del equipo 
- Material del eje o camisa 
- Dimensiones del espacio a empacar 
 
Los dos factores comunes son la pv y ph. 
 
El factor pv es la presión en el prensa-estopas multiplicada por la velocidad 
en la superficie del eje. 
 
Entre mas alto resulte el numero mas complicada es la aplicación. 
 
El ph es una medición de acidez o alcalinidad de un líquido. 
La escala de 0 a 14 en donde 0 representa un ácido fuerte, 7 es neutro, 14 un 
álcali o cáustico fuerte. 
 
También se deben de tener en cuenta el sistema auxiliar para lubricación; se 
puede requerir lavado de un anillo hidráulico o agregar un sistema de 
enfriamiento y drenaje del empaque o calentar o enfriar el eje respectivo. 
 
Anillos de extremo 
 
Estos se colocan en la parte inferior o superior del prensa-estopas, su 
finalidad es evitar la extrusión de los anillos contiguos hacia un espacio libre 
excesivo, estos suelen ser de un material mas denso y además tiene la función 
de evitar que penetren sólidos a la caja de empaques y se destruya. 
 
Los materiales a usar pueden ser babbit , aluminio o bronce. 
 
Anillos alternados 
 
Al utilizar anillos de diferentes materiales en posiciones alternadas con el 
prensa-estopas se logran características que no se obtienen con ningún 
empaque por ejemplo resistencia a la deformación bajo presión o bien si se 
alterna un anillo de grafito con uno de teflón ayudara a controlar la dilatación 
por el calor generado por la fricción entre el eje y el mismo empaque. 
 
2.2.1.- Instalación de empaques. 
 
Para instalar los anillos en la caja de estoperos de cualquier equipo el 
procedimiento es similar la diferencia estriba en el corte para cada uno. 
 
 
 22 
 
 
2.2.1.1.- Corte de empaque para equipo dinámico (bombas). 
 
El corte debe ser tal manera que al momento de formar el anillo sobre el eje 
o camisa la unión del empaque debe quedar en forma radial o perpendicular 
el eje o camisa. 
Este corte es debido a que en el equipo dinámico buscamos sellar el diámetro 
interior de la caja dejando un pequeño claro entre el eje y el empaque para su 
lubricación y poder así disipar el calor generado por la fricción entre ambos 
materiales mediante la fuga controlada. 
 
2.2.1.2.- Corte para equipo semiestático (válvulas) 
 
El corte debe ser de tal manera que se forme con la unión del empaque un 
ángulo de 45° sobre el vástago de la válvula esto es debido a que en este 
equipo buscamos sellar tanto en el diámetro interior de la caja como el 
vástago. 
Al momento de girar el vástago el empaque se desliza sobre los cortes y se 
adhiere al vástago así como a la caja de estopas. 
 
2.2.1.3.- Procedimiento de colocación de empaques. 
 
En la figura (6) siguiente se ilustran los pasos a seguir para obtener un buen 
empacado tanto en bombas como en válvulas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 23 
 
 
Tabla 1.- Limites de servicio de empaques mecánicos 
 
 
Empaque Fugas del 
asentamiento 
 
Gotas por 
min. 
Fugas en 
funcionamien
to. 
Gotas por 
min. 
Temperatura
 
°C 
Presión a 
temp. 
máx. 
bar 
Presión 
máxima 
bar 
Temperatura 
a presión 
máx. 
°C 
Asbesto y 
Teflón 
120 60 260 3.5 14 38 
Teflón, 
lubricado 
120 60 260 3.5 14 38 
Asbesto y 
Grafito 
120 60 204 3.5 17.6 38 
Grafito y 
Fibra 
120 60 537 3.5 25 148 
Cinta de 
grafito 
120 60 537 3.5 25 148 
Plomo 120 60 176 3.5 28.2 148 
Aluminio 120 60 426 3.5 28.2 93 
Lino 120 60 93 3.5 14 93 
Plástico 120 60 176 3.5 14 93 
 
 
 
 
 
 
Por el mismo principio de operación del empaque, esto es por la fuga 
controlada que presenta, tuvo que desarrollarse un elemento que cuya 
función de sellado fuera casi perfecta y este elemento es el sello mecánico, el 
cual tiene diferentes formas y aplicaciones que dependiendo al igual que el 
empaque de las condiciones de operación del equipo, siendo este de granimportancia dentro de la gran variedad de dispositivos de sellado. 
 
 
 
 
 
 
 
 24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6.- Colocación del empaque 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 25 
 
 
 
3.- SELLOS MECÁNICOS 
 
3.1.- Definición 
 
La definición de dispositivo de sellado es aplicable a este elemento. 
 
Todos los sellos mecánicos son de construcción similar, constan de dos 
elementos básicos; el elemento rotatorio y el elemento estacionario. El 
sellado ocurre entre las dos caras de estos elementos, los cuales deben de 
tener superficies de contacto perfectamente lisas, de lo contrario el sello no 
trabajaría. 
 
El elemento rotativo, el cual llamaremos cabeza de sello, consta de varias 
partes; carbón, el elemento secundario, disco, resortes y retenedor. 
 
Añadimos el elemento estacionario el cual se compone de asiento y brida. 
 
Siempre tendremos estos básicos componentes en todo tipo de sello 
mecánico, aunque en diversas formas y tamaños. El elemento de sellado 
secundario es aquel que cierra cualquier escape posible entre la cabeza 
rotativa y la camisa del eje de la bomba. 
 
En todos los problemas de sellado son considerados los mismos principios y 
en todos los casos hay ciertos factores importantes que considerar los 
cuales son: 
 
1.- La geometría del posible sendero de fuga. 
 
2.- La diferencia de presión a través del sendero. 
 
3.- La viscosidad del fluído. 
 
4.- La tensión superficial del fluído. 
 
5.- La permeabilidad al material de sellado. 
 
Todo lo anterior es valido para sellos mecánicos que es dispositivo de 
sellado. 
 
 
 
 26 
 
 
3.1.1.- Desarrollo del sello mecánico 
 
El sello mecánico puede comprenderse mejor en su forma primitiva, una 
flecha con un hombro grande contra la pared estática del recipiente, el 
sellado se logra donde las caras establecen contacto . 
 
En la figura (7) se representa el concepto mencionado teniendo este las 
siguientes desventajas practicas: 
 
1.- El sellado es demasiado rígido, no tiene flexibilidad para compensar los 
movimientos axiales y excentricidad de la flecha, no permite amortiguar 
vibraciones. 
 
2.- No hay posibilidad de intercambio de materiales para cubrir diferentes 
condiciones de operación. 
 
3.- No existe ajuste automático que mantengan la unión constante de las 
caras en contacto a medida que estas se desgastan. 
 
4.- El lapeado de las caras en contacto es antieconómico. 
 
Las desventajas mencionadas anteriormente se superan en la versión practica 
de un sello mecánico que usa componentes por separado. 
 
En forma esquemática el sello mecánico se desarrollo de la siguiente forma: 
 
1.- Una flecha con un elemento de sellado. 
 
2.- La necesidad de alojar el anillo o en una caja para proporcionar una 
interferencia hacia el eje o flecha. 
 
3.- Agregamos un resorte para energizarlo axialmente, de esta manera 
garantizamos un sellado entre las caras de contacto y mantenerlas juntas en 
los periodos de paros o cuando no exista presión hidráulica en el equipo. 
 
4.- Agregamos un soporte o collarín, el cual nos ayuda a dar la carga o 
fuerza apropiada al resorte, este elemento se sujeta firmemente al eje 
mediante tornillos prisioneros 
 
Con todo anterior se forma la cabeza del sello. 
 
 27 
 
 
5.- Finalmente incorporamos el elemento estacionario para formar el sello 
mecánico Fig 8. 
 
El hombro se reemplazo por una cara de sellado rotativo y se inserta un 
asiento en la pared de la caja. Estas dos piezas son el corazón del sello 
mecánico y al efectuar el sello dinámico entre el plano de sus caras reciben el 
nombre de elementos sellantes primarios. 
 
El hombro de la flecha esta reemplazado por una cara de sellado rotativa (1); 
y se inserta un asiento en la pared de la caja (3). Estas dos piezas son el 
corazón del sello mecánico, y al efectuar el hombre de elementos sellantes 
primarios. 
 
Dado que las piezas del sello que se obtuvo están separadas cada una ha 
creado un posible sendero de fuga que debe ser sellado. 
 
Para esto, se utilizan elementos sellantes secundarios; el sello secundario 
entre el asiento y la pared rotativa es en cierto modo dinámico, puesto que es 
requerido a desplazarse en cuanto aparece desgaste en las caras. 
 
La cabeza posee dientes de arrastre que se engranan en las correspondientes 
ranuras de la cara rotativa para proporcionar el arrastre positivo del conjunto 
rotativo. 
 
Este sello mecánico presenta las siguientes ventajas 
 
1.- Reduce la fricción y perdida de potencia. 
 
2.- Eliminar el desgaste prematuro de la flecha o su manga. 
 
3.- Mínima o invisible fuga del fluído bombeado. 
 
4.- Capacidad para absorber el juego y deflexión normales del eje rotativo. 
 
5.- Reduce tiempos de mantenimientos y su frecuencia. 
 
6.- Permite operar con seguridad fluídos tóxicos, corrosivos o inflamables. 
 
 
Con todo lo anterior podemos dar una definición de sellos mecánicos. 
 
 28 
 
 
El sello mecánico puede definirse técnicamente como un dispositivo que 
previene el escape del fluído de un recipiente, el cual atraviesa una flecha 
rotativa realizándose el sellado por el contacto axial de sus caras que se 
encuentran perpendiculares a la flecha y en movimiento relativo una de otra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7.- Sello mecánico en forma primitiva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Asiento (3) 
 
Elementos de Sellado Secundario (2+4) 
 
Elemento de Compresión (5) 
 
Elemento de Transmisión de Arrastre (6) 
 
Cara rotativa (1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8.- Sello mecánico actual 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 35 46
 30 
 
 
 
3.1.2.- Sellado primario. Cuña de presión 
 
Como las caras se mueven una en relación a la otra, una película de fluído se 
establece entre ellas ejerciendo una presión entre las mismas. 
Funcionando apropiadamente, el sello primario debe cubrir dos aspectos: la 
retención del fluído a sellar y la preservación de las caras de contacto a través 
del mantenimiento de una adecuada película interfacial de lubricación. 
Esta película interfacial la constituye la cuña de presión. 
 
3.1.2.1.- Presión efectiva en las caras de sellado primario 
 
Las caras de sellado son empujadas por fuerzas axiales, esto da una presión 
entre ellas. La magnitud de la presión efectiva es muy importante, porque si 
esta es muy alta, la película de la cuña será expulsada y al correr el sello en 
seco acelerara la destrucción de las caras. 
La acción de las fuerzas axiales se muestran en la figura (9). 
El fluído en el recipiente tiene una presión p1 actuando sobre el diámetro 
exterior del sello. Esta presión deberá ser sellada. En la región del diámetro 
interior existe la presión p2 por lo tanto existe una presión diferencial p= p1-
p2 . 
En la mayoría de las aplicaciones p2 será la presión atmosférica y para 
efectos prácticos podemos considerarla igual a cero. La presión efectiva en 
las caras pf es la resultante de la fuerza de cierre menos la fuerza de apertura 
entre el área de las caras a . 
La interpretación geométrica del vector de presión muestra que la presión 
efectiva en las caras pf es la suma de la presión ph mas la presión del resorte 
psp. 
 
pf= ph-psp 
 
En la figura (10) la cuña se muestra de manera lineal geométricamente es un 
triangulo, para representar la cuña de presión de una manera exacta, es 
necesario introducir un factor de gradiente “k”. 
Para una distribución lineal es de 0.5, para una distribución cóncava es menor 
de .5 y para una convexa mayor de .5. 
 
 
 
 
 
 31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9.- Presión efectiva en caras del sello mecánico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10.- Cuña de presión 
 
 
 
 323.2.- Clasificación de los sellos mecánicos 
 
La mayoría de los sellos mecánicos pueden ser clasificados en dos diseños 
básicos: sellos empujadores y sellos no empujadores. Ninguno de los diseños 
es inherentemente mejor que el otro solo depende de la aplicación . 
 
Los sellos mecánicos empujadores incorporan sellos secundarios que se 
mueven a lo largo del eje o manga para mantener contacto en las caras del 
sello para compensar el desgaste en las caras y el cabeceo en el sello debido a 
un mal alineamiento. 
 
3.2.1.- Ventajas de los sellos no-empujadores 
 
Estos sellos utilizan el elemento de sellado secundario en forma de fuelle, 
uno de sus extremos se sujeta firmemente al eje formando el sellado estático 
y creando un punto de arrastre positivo y de igual manera el fuelle 
compensan el desgaste de las caras y proporciona excelente flexibilidad. 
 
3.2.1.1.- Limitaciones de sellos de no-empuje 
 
Este tipo de sellos depende del material de los sellos secundarios o fuelle que 
normalmente son elastoméricos o de teflón. 
 
 
3.2.2.- Clasificación por características de diseño 
 
3.2.2.1.- Sellos balanceados y no balanceados hidráulicamente 
 
El primer grupo incluye los sellos mecánicos balanceados y no balanceados 
Figura 11. 
 
Un sello mecánico se denomina balanceado cuando los diámetros de las caras 
de contacto han sido reducidos en relación al diámetro del eje de modo que la 
carga en la cara sea menor que la ejercida por la presión del fluído bombeado. 
Esto es necesario para asegurar la presencia de una película de fluído entre 
las caras dado que la presión que trata de penetrar entre la superficies 
lapeadas debe ser mayor que la carga que por empuje axial están soportando 
y particularmente indispensable cuando se opere a altas presiones o se 
manejen fluídos de baja gravedad específica. 
 
 
 33 
 
 
3.2.2.2.- Clasificación por elemento en rotación 
 
Dependiendo de cual de los elementos de sellado primario este en rotación, 
los sellos mecánicos se agrupan en cabeza en giro o asiento en rotación. La 
selección depende del tipo de equipo en que se aplique. En muy altas 
revoluciones el diseño simple del asiento permite un balance dinámico fácil, 
la mayoría de las aplicaciones incluyen cabeza en rotación. 
 
3.2.2.3.- Clasificación por elementos de sellado secundario 
 
El tipo de sellado secundario agrupa a los sellos mecánicos dentro de las 
categorías de sellos de empuje y sellos de no empuje. 
Los sellos mecánicos empujadores incorporan sellos secundarios que se 
mueven a lo largo del eje o manga para mantener contacto en las caras del 
sello para compensar el desgaste en las caras y el cabeceo en el sello debido a 
un mal alineamiento. 
 
3.2.2.3.1- Ventajas de los sellos empujadores 
 
Estos sellos son relativamente de bajo costo y existe una variedad muy 
amplia para equipos mas comunes. 
 
3.2.2.3.2- Limitaciones de sellos de empuje 
 
Este tipo de sellos depende del material de los sellos secundarios que 
normalmente son elastoméricos o de tfe. 
Estos materiales pueden utilizarse en un rango de temperatura muy limitado. 
 
Con el sello de empuje que utiliza anillos “o”, cuñas u otros empaque, el sello 
secundario debe desplazarse por empuje a lo largo del diámetro del eje para 
compensar el desgaste de las caras en contacto. 
 
Los anillos “o” son simples y de fácil habilitación, sus limitaciones son la 
compatibilidad del fluído operando con el elastómero seleccionado y la 
temperatura que este puede soportar. 
 
Las cuñas fabricadas de teflón son compatibles con una gran variedad de 
productos químicos y su resistencia a los limites de temperatura cubre desde 
aplicaciones criogénicas a –215°C hasta un máximo de 260°C, fabricadas de 
asbestos especiales, este limite puede incrementarse hasta 345°C., y en 
filamento de grafito puro hasta 800°C. 
 34 
 
 
En muy altas presiones se usan anillos en “v” o arreglos especiales de 
empaque. 
 
3.2.2.4.- Clasificación por diseño en resorte único o resortes múltiples. 
 
Los sellos de resorte único en espiral sencillo tienen un amplio rango de 
aplicaciones, su limitación es la deformación a altas velocidades 
superficiales, el gran espacio axial y radial que requieren. 
Los sellos de resortes múltiples son aptos para trabajo en altas velocidades ya 
que no sufren deformación alguna por lo que ejercen una presión de cierre 
uniforme en las caras de contacto del sello mecánico. 
 
3.2.2.5.- Clasificación por arreglo posicional 
 
El mayor número de aplicaciones de los sellos se cubren satisfactoriamente 
con el uso de un sello sencillo. La unidad rotatoria del sello puede instalarse 
en el interior del equipo cubierta totalmente por el fluído en operación o bien 
exteriormente reduciendo la porción del sello que esta en contacto con el 
fluído Fig (12). 
Normalmente se instalan en interior de la caja de empaques del equipo 
debido a que la presión hidráulica del fluído actúa positivamente para 
mantener las caras en contacto además de que la fuerza centrífuga actúa a 
favor del sello alejando las partículas abrasivas del área de sellado. 
 
 
3.2.2.5.1.- Sellos mecánicos arreglos doble 
 
Los sellos dobles consisten en dos sellos sencillos montados en sentido 
opuesto en la misma caja de sellado. 
 
El objeto de un sello doble es proporcionar una zona neutral en la que circula 
un líquido secundario, limpio y con un poder lubricante y a mayor presión 
que la que presenta el fluído en operación. 
 
Este sistema es particularmente útil en el manejo de fluído gaseoso, pues las 
caras en contacto no trabajan en seco y la operación de líquidos abrasivos no 
se desgasten prematuramente las caras de contacto. 
 
 
 
 
 
 35 
 
 
3.2.2.5.2.- Sellos mecánicos en arreglo en serie (Tandem) 
 
Los sellos en tandem son un arreglo de dos sellos montados en la misma 
dirección, el líquido secundario crea una zona de amortiguamiento (buffer) 
entre el fluído en operación y el medio exterior. 
 
Este arreglo es usado cuando el fluído en operación se convierte en abrasivo 
al cristalizar en contacto con la atmósfera en el sellado de fluídos tóxicos o 
flamables. 
También es una forma de escalonar diferenciales de presión. 
 
3.2.2.5.3.- Sellos mecánicos tipo cartucho 
 
Casi todos los sellos pueden hacerse en esta presentación; esto es que 
incluyen la manga, collar para transmisión del movimiento y brida. 
Esta presentación tiene la ventaja de que se lleva poco tiempo en su 
instalación y reduciendo los errores en la misma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.- Sellos mecánicos por características de diseño 
 
 37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12.- Sellos mecánicos por arreglo posicional. 
 
 
 38 
 
 
3.3 -Transmisión positiva de movimiento. 
 
En un sello mecánico existen diversas medios de comunicar el movimiento 
del elemento motriz de la bomba o compresor al elemento rotativo del sello 
como son: tornillos, cuñas etc. 
 
3.4.- Materiales de construcción 
 
La cara rotativa y su asiento son realmente el corazón del sello, en donde se 
han encontrado los esfuerzos de trabajo dinámico y donde tiene lugar el 
desgaste. Por esto la selección de lo materiales adecuados de estas partes es 
definitivamente la mas difícil. 
 
Al arranque del equipo, existe una operación en seco inicial seguida de una 
lubricación limitada y si se logra el objetivo una completa lubricación 
hidrodinámica. 
 
El lubricante para los sellos incluye agua, aceites, gasolinas, cáusticos y 
ácidos. 
 
Para aplicaciones en alta presión y temperatura como es el servicio de 
alimentación a calderas o el de muchos hidrocarburos, la combinación ideal 
es carbón contra carburo de silicio o tungsteno. 
 
Es obvio que de acuerdo a la combinación de carasde sellado primario es el 
costo del sello mecánico. 
 
Los materiales de construcción varían desde aleaciones sofisticadas con 
propiedades anticorrosivas como son los hastelloy, moneles, bronces e 
inoxidables de las series 300 y 400. 
 
Como se menciono anteriormente para la selección de los materiales hay que 
tener presente también la temperatura. 
 
Los materiales de los sellos secundarios se seleccionan en base a la 
compatibilidad química y a su resistencia a la temperatura de operación. 
 
No siempre es la misma clase de carbón para lograr la mayor duración y 
compatibilidad contra otros materiales en diversos medios, si no que se 
fabrican en diferentes grados, algunos son de una composición de grafito 
puro, otros con impregnación de aceite, resinas sintéticas y muchos 
metalizados con cobre plomo y antimonio. 
 39 
 
 
3.4.1.- Propiedades de los materiales en las caras de un sello mecánico. 
 
 
Químicas: inertes y resistentes a la corrosión 
 
Térmicas: bajo coeficiente de expansión 
 alta conductividad térmica 
 resistencia al choque térmico 
 no afectarse mayormente en sus propiedades entre 
 extremos de temperatura. 
 
Mecánicas: dureza y excelente resistencia al desgaste. 
 características lubricantes propias en operación en seco. 
 bajo coeficiente de fricción. 
 
- Alta fuerza tensil 
- Alto modulo de elasticidad 
- Adicionales: estabilidad dimensional 
- Fácil manufactura y maquinado 
- Precio razonable 
- Habilitación rápida 
 
Las composiciones del carbón grafito cumple una mayor parte resaltando su 
inercia química, lubricidad, disipación de calor y resistencia térmica. 
 
En la practica en general es usar diferentes materiales en cada una de las 
caras de contacto del sello mecánico, basado esto en que materiales iguales 
composiciones tienden a unirse creando mayor fricción. 
 
Desde el punto de vista de similitud dinámica no hay diferencia en cual 
material gira y cual permanece estacionario aunque generalmente es 
preferible usar el material mas ligero en la cara rotativa para aliviar efectos 
inerciales de torque al conjunto. 
 
En el trabajo dinámico de dos caras en contacto, generalmente se asume que 
el materia de menor dureza se desgaste mas rápido, esto no siempre es cierto, 
la experiencia demuestra que bajo ciertas condiciones abrasivas la pieza mas 
blanda se desgasta menos por lo tanto la dureza del material no es 
directamente proporcional a su resistencia al desgaste Fig (13,14). 
 
 
 
 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14.- Caras de contacto en fluído con sólidos 
en suspensión 
Figura 13.- Caras de contacto en fluído limpio 
 41 
 
 
3.5.- Selección de sellos mecánicos 
 
La mayor parte de las fallas en la operación de sellos mecánicos se determina 
en la etapa de selección de los mismos por lo que es muy conveniente dedicar 
la mayor atención a una correcta selección del sello mecánico tan pronto se 
establezcan las condiciones de operación de nuestro equipo . 
 
El tamaño del eje, la velocidad del equipo, la presión y la temperatura en la 
cámara del sello y las características físicas y químicas del producto, todos 
deben considerarse en la selección del sello. 
 
Es imperativo establecer una correcta lubricación entre las caras del sello y 
esta se logra por una delgada película hidrodinámica normalmente del mismo 
fluído bombeado, o de algún fluído que se tenga disponible en el lugar de 
trabajo y que sea compatible con el proceso que se trate. 
 
Una característica importante del dispositivo consiste en que además darnos 
un sello positivo no produzca desgaste en la flecha. Todo el desgaste por 
fricción se concentra en las caras de contacto, mismas que se auto compensan 
mediante presión del resorte. 
La acción continua de fricción mantiene un acabado superficial de lapeado, 
así como un ajuste cercano entre las piezas, siempre que no existan abrasivos 
en el líquido a sellar. 
 
El sello mecánico se diseña para aceptar cierto grado de desalineamiento 
residual tanto axial como radial. 
 
Aun cuando el principio básico de operación es el mismo, el diseño y 
construcción varían de acuerdo con el fabricante. 
 
El acabado de las caras de contacto tendrá importante influencia en la 
cantidad de fuga entre ellas. 
Como norma, las caras se lapearan hasta obtener un reflejo bajo fuente de luz 
monocromática dependiendo del diámetro de sello. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 42 
 
 
3.5.1.- Parámetros de selección 
 
 a) Productos sellados 
 
Los sellos mecánicos se utilizan para sellar cualquier fluído de proceso. 
Para seleccionar un sello mecánico adecuado al servicio debemos considerar 
las propiedades fundamentales del fluído además de cualquier factor 
adicional que nos afecte el comportamiento y vida útil del sello mecánico. 
 
Las propiedades mas importantes son; 
 
- Comportamiento químico 
- Temperatura 
- Viscosidad 
- Presión de vapor 
 
Las propiedades químicas determinaran las opciones a contemplar en lo 
referente a la construcción del sello además determinaran el tipo de sello en 
función de la peligrosidad de los productos. 
 
La viscosidad del fluído afecta el coeficiente de fricción en las caras del sello 
y por lo tanto su desgaste y la generación de calor que deberá ser disipado. 
 
En los líquidos de baja viscosidad evítese el funcionamiento en seco, en los 
fluídos de muy alta viscosidad pueden provocar arrastre entre las caras y muy 
altos torques de arranque. 
 
Se requiere de un margen operativo entre el punto de ebullición del líquido a 
su presión de sellado y a la temperatura de sellado evitando vaporización 
intermitente en las caras debido al calor generado por la fricción. 
 
Algunos líquidos se manejan a temperaturas muy cercanas a su punto de 
ebullición y requieren ciertas consideraciones para el sellado. 
 
Entre las condiciones se encuentran por ejemplo enfriar la circulación por 
medio de intercambiadores de calor, utilizar arreglo de inyección multipuntos 
seleccionar un sello doble con una fuente externa de lubricación. 
 
 
 
 
 
 43 
 
 
Otras características de los fluídos que deben ser considerados incluye la 
presencia de sólidos en suspensión abrasivos, en cuyo caso podremos utilizar 
además de un sello doble un separador ciclónico en la línea de circulación. 
 
b) Productos con sólidos en suspensión 
 
Cuando se encuentran sólidos en el líquido bombeado, estos crean problemas 
que pueden ocasionar fallas en el equipo. 
 
Se hace necesario inyectar un líquido frió y limpio para mantener el sello y 
el área que lo rodea en buenas condiciones. 
 
Cuando se usan sellos dobles, el asiento mas cercano a el impulsor de la 
bomba se tiende a acumular sólidos y ocasionar escapes, por esto cuando el 
flujo neutral no es posible, es necesario hacer uso de separadores ciclónicos 
los cuales gracias a la fuerza centrífuga el líquido y los sólidos son separados, 
el líquido limpio emerge por la parte superior y el líquido contaminado con 
sólidos sale por la parte inferior. 
El líquido limpio es dirigido a la caja del equipo donde se encuentra el sello 
proveyéndolo de lubricación y enfriamiento necesarios. 
 
c) Temperatura 
 
La temperatura del producto afecta la temperatura de operación del sello 
mecánico y afecta también la corrosividad y la viscosidad del producto. 
Para proporcionar una mayor eficiencia al sello mecánico se desarrollaron 
sistemas para controlar la temperatura en la cámara del mismo que también se 
conocen como planes de lubricación. 
Una vez determinado el sello idóneo con respecto a las condiciones de 
presión y velocidad del equipo seguimos con los empaques secundarios 
adecuados. 
 
Los sellos o empaques secundarios tienden a presentar los problemas mas 
graves en extremos de temperatura, los elastómeros pierden su flexibilidada 
bajas temperaturas y se degradan en altas temperaturas, la degradación de los 
elastómeros usados es sin embargo gradual y en algunos casos medible. 
 
Existen diseños específicos para aplicaciones de alta temperatura utilizando 
además de empaques especiales, y otros medios para disipar el calor como los 
recomendados por el código A.P.I. para enfriamiento. 
 
 
 44 
 
 
d) Gravedad específica 
 
La gravedad especifica es la proporción del peso de una sustancia al peso de 
un volúmen igual de agua a 3.8 °C. 
 
e) Presión de vapor y punto de ebullición 
 
La presión de vapor de un líquido es la presión a la cual un líquido empieza a 
hervir a una temperatura dada. 
Si un producto debe manejarse a su punto de ebullición o cerca de el, su 
punto de presión de vapor debe considerarse en relación a la presión y a la 
temperatura de la cámara del sello, si el calor generado por el sello causa que 
el líquido sellante hierva a la presión de la cámara de sello, la película de 
lubricación se evaporara. 
 
Una proporción apropiada de presión y temperatura en la cámara del sello 
pueden obtenerse aumentando la presión o bajando la temperatura . 
 
Una línea de derivación para recirculación y un aditamento de restricción 
para la garganta de la bomba pueden utilizarse para mantener la presión 
requerida en la cámara. 
 
f) Viscosidad 
 
La viscosidad puede usarse como otra indicación de las cualidades 
lubricantes del producto. Generalmente cuando la viscosidad es alta las 
características de lubricación son mejores; esto es no se evapora entre las 
caras del sello mecánico. 
 
g) Abrasividad 
 
Los productos que contienen sólidos abrasivos y los que tienden a 
solidificarse o precipitarse se encuentran en todas las principales industrias de 
proceso. 
 
La aplicación con éxito de un sello mecánico requiere de una comprensión 
clara de las características físicas y químicas del producto y su efecto en el 
sello. 
 
En estos fluídos como en otros aplicamos los planes de lubricación o de 
disipación de calor para los diferentes arreglos de sellos mecánicos. 
 
 45 
 
 
h) Presión en la caja de empaque 
 
En el estudio de la hidráulica la presión se define como la fuerza ejercida en 
la unidad de área. Si la presión se aplica a la superficie de un líquido es 
transmitida sin disminución en todas las direcciones. 
La hidráulica es el estudio de fluídos, líquidos y gases en descanso o en 
movimiento. 
La presión atmosférica es la fuerza ejercida en una cantidad de área por el 
peso de la atmósfera. 
La presión absoluta es la presión total que incluye la presión atmosférica, la 
presión absoluta a nivel del mar es de 1 bar. 
La presión manométrica es la diferencia entre la presión dada y la 
atmosférica. 
La presión atmosférica a nivel del mar es 0 bar. 
 
La presión en la caja de empaque, es la presión que debe soportar dentro de la 
caja el sello mecánico y varia ampliamente con el diseño del equipo. 
La caja de empaque en la mayoría de las bombas centrífugas de succión en el 
extremo esta sometida a la succión de la bomba mas un pequeño porcentaje 
de la presión diferencial entre la succión y la descarga. 
 
El empaque en un bomba vertical esta a menudo sometida a la presión de 
descarga total de la bomba. 
Muchas bombas de etapas múltiples tienen una caja de empaque sometida a 
la presión de succión de la bomba y otra a la presión de una etapa intermedia 
o de la presión de descarga. 
 
Entonces puede ser necesario saber mas acerca de las presiones a que se 
someterá el equipo para determinar la presión total que afecta al sello 
mecánico. 
 
La mejor fuente de información sobre esta presión en la caja de estopas es el 
fabricante del equipo ya que lo han probado para determinar las presiones en 
la caja de empaque. 
 
Para equipos instalados en el área de trabajo la forma mas fácil para 
determinarla es mediante un manómetro colocado en la caja de empaque. 
 
i) Limites presión-velocidad 
 
Las dimensiones del eje y el sello, la velocidad periférica, los materiales de 
las caras de contacto y las características del producto son todos factores 
 46 
 
 
muy importantes en la determinación de las limitantes de presión de un sello 
mecánico para una aplicación específica. 
 
Cada diseño tiene su limitación de presión y hay que considerar así mismo 
los materiales empleados en las caras de contacto con respecto a la velocidad. 
Esta es tan importante como la presión en la determinación del desempeño 
del sello mecánico. 
Los sellos no balanceados pueden usarse a relativamente altas presiones si las 
velocidades son bajas, pero si estas son altas se requieren a veces sellos 
balanceados aun si las presiones son bajas. 
 
La velocidad periférica se expresa en m/s. 
 
j) Diseño de equipo 
 
El diseño del equipo así como las condiciones de operación deben 
considerarse en la selección del sello mecánico adecuado. 
El diseño de la manga o del eje, el método de instalación y otros factores son 
los que intervienen en la buena selección del sistema de sellado mecánico. 
 
k) Diseño de la manga o del eje 
 
En bombas pequeñas el sello se monta sobre un eje sólido pero por 
conservación del equipo se recomienda montarlos sobre casquillos o mangas 
las cuales se tienen los diseños de la figuras.. 
 
Para cumplir con los requisitos de seguridad y protección ecológica, la 
selección de sellos dobles se hace popular en el medio industrial, por ejemplo 
en los casos de aplicaciones de alta temperatura donde existe el riesgo 
potencial de incendio o una explosión. 
 
l) Velocidad de rotación 
 
El desarrollo de las bombas centrífugas de altas velocidades, llegando hasta 
3800 rpm en algunos casos nos lleva a la generación de gran cantidad de 
calor en las caras de contacto del sello mecánico. 
 
En el caso de altas velocidades deberá diseñarse el sello para evitar efectos 
centrífugos que afecten la formación de una buena película de lubricación 
entre las caras. 
 
 
 47 
 
 
Generalmente se recomienda utilizar sellos de resortes múltiples 
estacionarios a velocidades mayores de 4500 rpm. 
 
En el otro extremo, en equipos de muy baja velocidad debemos diseñar un 
sello que evite la posibilidad de trabajo en seco. 
 
3.6.- Ventajas técnicas económicas 
 
Como mencionamos al principio, el sello mecánico tiene grandes ventajas 
sobre el empaque tales como: 
1.- Reducción fricción y perdida de potencia. 
2.- Elimina desgaste prematuro de la flecha o manga. 
3.- Mínima o invisible fuga del fluído bombeado 
4.- Capacidad para absorber el juego y deflexión normales del eje rotativo. 
5.- Reduce tiempos de mantenimiento y su frecuencia 
6.- Permite operar con seguridad fluídos tóxicos, corrosivos o flamables. 
 
Por todas las ventaja mencionadas el uso del sello mecánico en todo equipo 
de eje rotativo ha proliferado en la industria. 
Otro punto de importancia son los ahorros que se tienen con el uso de este 
dispositivo en todos los aspectos. 
Esto nos lleva a la consecución de objetivos primordiales como la seguridad, 
el control de emisiones y la reducción de costos. 
 
El uso del sello mecánico no solo reduce los costos en el sistema de sellado 
que emplea en un determinado equipo si no también nos produce ahorros con 
respecto a otros elementos como son: 
- Chumaceras 
- Cimentaciones 
- Flechas 
- Equipos completos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3.7.- Instalación operación y mantenimiento 
 
Un sello mecánico es un dispositivo de ingeniería de precisión y debe ser 
instalado cuidadosamente en el ambiente apropiado para el diseño 
determinado. 
 
Los diseños de sellos y los materiales de los cuales se componen están 
disponibles para cumplir varias condiciones operativas de los procesos 
industriales. 
 
Básicamente todos los sellos mecánicos consisten de 3 elementos 
fundamentales como: 
 
1.- Un juego de caras de sello ( una rotatoria y otra estacionaria) 
2.- Un juego de sellos secundarios