Sellos para chumaceras: guía sobre sello de labio vs. sello de laberinto

Los soportes tipo pillow block sostienen ejes giratorios ejes en transportadores, ventiladores, bombas, maquinaria agrícola y muchas otras máquinas industriales. Su vida útil depende en gran medida del retén, que mantiene la grasa en el interior y evita la entrada de polvo, agua y contaminantes.

Existen varios tipos de sellado para rodamientos. Esta guía compara las dos opciones más habituales para soportes pillow block: los retenes de labio con contacto y los sellos de laberinto sin contacto.

Retén de labio frente a sello de laberinto: respuesta rápida

• Elija un retén de labio cuando la velocidad del eje es baja o media, se requiere un sellado fiable en parada y el costo es un factor determinante.

• Elija un sello de laberinto cuando la velocidad es alta o la contaminación es intensa y se necesita un sello sin desgaste. Los diseños con grasa en el alojamiento ofrecen el mejor desempeño.

• Elija un sello combinado (laberinto más labio, o un sello tipo taconite) para condiciones muy abrasivas o húmedas, como minería, manejo de áridos y plantas de cemento.

• Para zonas de lavado, utilice sellos multiborde en alojamientos resistentes a la corrosión, en lugar de confiar en un laberinto abierto (consulte la tabla de selección más abajo).

¿Ya conoce el diámetro del eje? Utilice nuestra tabla de dimensiones para encontrar la unidad UCP adecuada

Cómo se montan los sellos: Muchas unidades estándar tipo UCP utilizan rodamientos insertables de bolas que ya incorporan sellos de contacto integrales, a menudo con un deflector exterior. Los alojamientos más robustos tipo plummer block (como las series SN y SNL) con rodamientos de rodillos esféricos emplean sellos separados para el alojamiento, incluidos diseños de fieltro, labio, V-ring, laberinto y taconite. Las recomendaciones siguientes aplican a ambos casos, aunque los requisitos del eje son diferentes, como se explica en la sección sobre retenes de labio.

Comprensión de los retenes de labio en Chumaceras con soportes de pie

¿Qué son los sellos de labios?

Un sello de labio, también denominado sello radial de eje o sello rotativo de eje, es un sello de contacto para ejes giratorios. Un labio flexible de elastómero presiona contra la superficie en rotación e impide la salida del lubricante y la entrada de contaminantes. Las dimensiones y los requisitos de los sellos de labio para ejes rotativos están normalizados por la ISO 6194, y la DIN 3760 sigue siendo una referencia ampliamente utilizada.

Fig. 1 Sello de contacto

Entre el labio y la superficie giratoria se forma una película delgada de lubricante. Esta película es esencial, ya que reduce la fricción y el desgaste; un sello de labio que trabaja en seco puede sobrecalentarse y fallar con rapidez.

La mayoría de los sellos de labio combinan una carcasa metálica o recubierta de goma con un labio de sellado de elastómero. Muchos diseños incorporan un resorte de tensión para mantener una presión de contacto constante.

Tipos de sellos de labio

Sello de un solo labio

Un solo labio retiene el lubricante y ofrece una protección limitada contra el polvo. Es la opción de menor costo, adecuada para aplicaciones de servicio ligero y baja contaminación, como algunos rodillos locos de transportadores.

Fig. 2 Sello de un solo labio

Sello de doble labio

El labio principal retiene la grasa o el aceite, mientras que un labio secundario, o labio antipolvo, impide la entrada de suciedad. Es una solución habitual en equipos agrícolas y de uso industrial general.

Fig. 3 Sello de doble labio

Sello de triple labio

Un labio adicional, a menudo con cavidades entre los labios llenas de grasa, añade una barrera adicional. Se utiliza en entornos polvorientos, húmedos o abrasivos, como la minería y la manipulación de áridos.

Fig. 4 Sello de triple labio

Materiales comunes de los retenes de labio

El material del labio determina el intervalo de temperatura y los lubricantes y productos químicos que el retén puede tolerar. A continuación se muestran valores típicos.

Nota: Los rangos indicados corresponden a valores típicos de catálogo y varían según el compuesto. El labio de sellado suele trabajar a una temperatura superior a la de la carcasa debido a la fricción; por ello, conviene confirmar siempre los límites aplicables y la compatibilidad de la grasa con la ficha técnica del fabricante del retén.

Ventajas de los retenes de labio

• Sellado eficaz, incluso en parada: Los retenes de labio retienen la grasa y bloquean la entrada de polvo y humedad tanto con el eje en rotación como detenido.

• Bajo costo inicial: Su fabricación y adquisición resultan económicas.

• Diseño simple: Su instalación y sustitución son sencillas, lo que permite reducir la mano de obra y los costos de mantenimiento.

• Espacio axial reducido: Su escasa huella axial se adapta a diseños con limitaciones de espacio.

• Fiabilidad a velocidades superficiales bajas y moderadas: Con una lubricación adecuada, ofrecen un desempeño constante en estas condiciones.

• Amplia gama de materiales: El elastómero adecuado cubre un amplio rango de temperaturas y medios.

Limitaciones de los retenes de labio

Capacidad de presión limitada

Los diseños estándar con labio de caucho solo toleran diferencias de presión muy reducidas, normalmente de alrededor de 0.05 MPa (aproximadamente 7 psi). Una presión más alta presiona con mayor fuerza el labio contra el eje, incrementa la fricción y la temperatura, y puede provocar fugas o una falla prematura. Las chumaceras tipo pedestal suelen trabajar cerca de la presión atmosférica, por lo que este aspecto adquiere relevancia sobre todo en lavado a alta presión o en entornos presurizados.

Fricción, calor y desgaste

El contacto constante genera desgaste por fricción y calor. El problema se agrava cuando la lubricación es insuficiente, existe contaminación abrasiva o la velocidad superficial es elevada.

Los límites de velocidad dependen de la velocidad superficial del eje, no solo de las rpm: v (m/s) = π × d × n / 60,000, donde d es el diámetro del eje en mm y n es la velocidad en rpm. Los límites de catálogo se sitúan en el orden de 10 a 15 m/s para sellos estándar de NBR y son superiores en diseños de FKM y PTFE. Por ejemplo, un eje de 50 mm a 1,800 rpm trabaja a unos 4.7 m/s, muy por debajo del rango de los sellos de labio estándar.

Sensibilidad al estado del eje

La forma de montaje del sello modifica los requisitos. En unidades tipo inserto, el labio normalmente trabaja sobre el aro interior endurecido y rectificado, por lo que puede utilizarse un eje comercial convencional. En cambio, cuando un sello independiente de la carcasa trabaja directamente sobre el eje, este pasa a ser la superficie de sellado. Por lo general, los fabricantes de sellos especifican una superficie endurecida (aproximadamente 45 HRC o más, y de mayor dureza en condiciones abrasivas), un acabado rectificado fino (en torno a Ra 0.2 a 0.5 µm), sin marcas helicoidales de avance, y una excentricidad limitada. Siga siempre los datos del fabricante del sello.

Un acabado superficial deficiente, una dureza insuficiente, una excentricidad excesiva o la desalineación pueden comprometer el sello. Con una lubricación deficiente, el labio incluso puede llegar a generar una ranura en el eje.

Limitaciones ambientales

• Temperatura: El calor ambiente elevado o el generado por fricción puede endurecer y agrietar el elastómero, y el labio pierde su fuerza de sellado.

• Contaminación: Las partículas pesadas o abrasivas pueden dañar el labio o el eje, lo que conduce a una falla prematura.

Designaciones habituales de sellos de contacto en rodamientos

Las designaciones del rodamiento indican qué sello está incorporado. Los códigos varían según el fabricante, por lo que debe confirmarse su significado en el catálogo del proveedor. A continuación se muestran ejemplos habituales.

Análisis de los sellos de laberinto en chumaceras con soporte de pie

¿Qué son los sellos de laberinto?

Un sello de laberinto es un sello sin contacto. Una parte gira con el eje y la otra permanece fija en la carcasa; juntas forman una holgura estrecha y sinuosa. Al no existir contacto, no se generan fricción, calor ni desgaste en el sello.

La holgura sinuosa dificulta el paso de suciedad, líquidos salpicados y partículas. En las chumaceras con soporte de pie, la cavidad del laberinto suele rellenarse con grasa. La grasa obstruye la holgura y es desplazada lentamente hacia el exterior cada vez que se relubrica el rodamiento, arrastrando con ella los contaminantes (purga).

Cómo funcionan los sellos de laberinto

• Fuerza centrífuga: A medida que el eje gira, las partículas y el líquido presentes en la parte giratoria son expulsados hacia afuera, alejándose del rodamiento.

• Recorrido sinuoso: Los contaminantes deben recorrer un trayecto con varios cambios de dirección y, con frecuencia, avanzar radialmente hacia el interior en contra del efecto centrífugo.

• Holgura reducida: Las holguras muy pequeñas incrementan la resistencia al paso, por lo que las partículas pierden la energía necesaria para atravesarlas.

• Relleno con grasa: El llenado de la cavidad con grasa mejora el sellado frente a contaminantes y permite la purga durante la relubricación.

Fig. 5 Fuerza centrífuga

Materiales

• Bronce

• Acero y acero inoxidable

• Aleación de aluminio (p. ej., 6061)

• Plásticos de ingeniería: poliimida de amida (PAI), compuestos de PTFE, PEEK

• Aleaciones de níquel (p. ej., Inconel 718) para turbomaquinaria de temperaturas extremas, de uso poco frecuente en soportes de chumacera

Tipos habituales de sellos laberínticos

Los códigos siguientes (CF, L, M, S y SA) corresponden a designaciones de familia de producto que ilustran las principales geometrías laberínticas. Otros fabricantes utilizan códigos distintos; por ello, conviene comparar la geometría y las prestaciones, y no solo las letras.

Fig. 6 Sello CF

Fig. 7 Sello L

Fig. 8 Sello M

Fig. 9 Sello S

Fig. 10 Sello SA

Ventajas de los sellos de laberinto

• Sin contacto, sin desgaste: No se genera fricción, calor ni desgaste en el sello, y el eje o el aro interior no sufren desgaste por acción del sello.

• Capacidad para altas velocidades: El propio sello no tiene un límite de velocidad determinado por fricción. El límite práctico lo imponen el rodamiento y el lubricante.

• Larga vida útil con poco mantenimiento: Al no incorporar elementos de desgaste, la vida útil del sello depende del rodamiento, la grasa y de que las holguras se mantengan intactas.

• Excelente exclusión de polvo y salpicaduras en entornos contaminados: El rendimiento se mantiene constante con el tiempo, especialmente cuando la cavidad se llena con grasa y se purga.

• Mayor capacidad de temperatura en el sello: Las piezas de metal y de plástico de alto rendimiento soportan más calor que los elastómeros. En la práctica, la grasa y el rodamiento determinan el límite.

Limitaciones de los sellos de laberinto

• Sellado limitado en parada: Cuando el eje se detiene, el polvo y los líquidos pueden infiltrarse. El empaquetado con grasa y las ranuras de drenaje ayudan, pero no eliminan el riesgo.

• Sin sellado frente a presión ni líquidos estancados: Un laberinto restringe el paso del fluido, pero no sella de forma absoluta. No puede retener diferencias de presión ni líquido acumulado.

• No constituye por sí solo una solución para lavado a presión: Los chorros de agua a alta presión pueden penetrar a través de una holgura sin contacto, especialmente cuando el eje está detenido.

• Sensibilidad a la holgura y al alineamiento: El rendimiento depende de holguras pequeñas y uniformes. Las tolerancias, la dilatación térmica, el descentramiento, la desalineación o el desgaste del rodamiento pueden reducir su eficacia.

• Obstrucción: Los residuos pesados o pegajosos pueden bloquear los pasos. La purga periódica de grasa ayuda.

• Mayor costo y mayor espacio axial: El mecanizado de precisión y un alojamiento de mayor tamaño suelen hacer que los sellos de laberinto sean más costosos que los sellos de labio.

Otras opciones de sellado para chumaceras

• Sellos de fieltro: Económicos y sencillos, para servicio ligero, baja velocidad y condiciones secas en interiores. Ofrecen una protección limitada frente al polvo fino y la humedad.

• Sellos V-ring: Un anillo de caucho que gira con el eje y sella axialmente contra una cara de apoyo. Suele utilizarse como excluidor exterior delante de un sello de labio.

• Sellos taconite y combinados: Diseños multietapa que combinan recorridos de laberinto, labios de sellado y cámaras de grasa para las condiciones más abrasivas y húmedas, como la minería, el manejo de áridos y el cemento. Solicite al proveedor la clasificación adecuada para su aplicación.

Comparación directa: sello de labio frente a sello de laberinto

Los sellos de laberinto son adecuados para velocidades más elevadas y entornos contaminados, como ventiladores, soplantes y motores, porque no presentan desgaste. Los sellos de labio son más apropiados para velocidades bajas y ofrecen un buen nivel de estanqueidad en reposo, con menor costo. Muchas chumaceras incorporan ambos sistemas.

Nota: Los valores indicados son orientativos y corresponden a magnitudes típicas. Confirme los límites en la ficha técnica del fabricante para el sello y el lubricante específicos de su aplicación.

Cómo seleccionar el sello adecuado para su chumacera con soporte

Analice estos factores en el siguiente orden:

• Velocidad periférica: Calcule v = π × d × n / 60,000 y compárela con el límite nominal del sello.

• Contaminación: Identifique el tipo de contaminación (polvo seco, abrasivo húmedo o salpicadura de agua) y su nivel de severidad.

• Temperatura: Verifique no solo el sello, sino también el material del sello, la grasa y el rodamiento.

• Parada: Los arranques y paradas frecuentes, o los periodos prolongados de inactividad, favorecen los sellos de contacto.

• Lavado a presión: Determine si la unidad está expuesta a pulverización directa y a qué presión.

• Eje y montaje: Compruebe el acabado, la dureza y el descentramiento en los sellos de labio, y las holguras y la alineación en los sellos de laberinto.

Para aplicaciones de limpieza a presión y entornos corrosivos, consulte nuestros rodamientos de acero inoxidable y revise nuestros rodamientos montados.

Preguntas frecuentes

¿Es mejor un sello laberíntico que un sello de labio?

No existe una opción superior en todos los casos. Los sellos laberínticos son adecuados para mayores velocidades y ambientes contaminados, porque no se desgastan; en cambio, los sellos de labio ofrecen mejor estanqueidad en parada y tienen un coste menor. Muchos soportes tipo pedestal para servicio pesado combinan ambos sistemas.

¿Qué sello es más adecuado para entornos de limpieza a presión?

Los sellos de contacto multicontacto en soportes resistentes a la corrosión, con deflector y una grasa alimentaria compatible, suelen ser el punto de partida habitual. Un laberinto abierto puede permitir el paso de pulverización a alta presión, especialmente cuando el eje está detenido. Verifique el grado de protección IP para sus condiciones y relubrique después de la limpieza a presión.

¿Puedo utilizar conjuntamente un sello de labio y un sello laberíntico?

Sí. Los sellos combinados y de tipo taconita disponen una etapa laberíntica en el exterior de una etapa de labio, con grasa entre ambas. El laberinto retiene la mayor parte de la contaminación y el labio proporciona estanqueidad en parada.

¿Cuál es la diferencia entre los sellos de contacto y los de no contacto para rodamientos?

Los sellos de contacto, como los sellos de labio, tocan la superficie giratoria. Ofrecen una buena estanqueidad, pero generan fricción, calor y desgaste. Los sellos de no contacto, como los sellos laberínticos y las tapas protectoras, dejan una pequeña holgura. No se desgastan, pero proporcionan una estanqueidad menos completa.

¿Los sellos laberínticos necesitan grasa?

El sello en sí no requiere lubricación, pero el rodamiento sí. En los soportes tipo pedestal, la cavidad del laberinto suele llenarse con grasa, lo que mejora la estanqueidad y permite expulsar contaminantes durante la relubricación.

¿Cómo calculo la velocidad superficial del eje?

Utilice v (m/s) = π × d × n / 60,000, con d en mm y n en rpm. Un eje de 50 mm a 1,800 rpm alcanza aproximadamente 4.7 m/s.

¿No está seguro de qué sello necesita su aplicación? Envíenos el diámetro del eje, la velocidad, la temperatura y el entorno de operación, y nuestros ingenieros le ayudarán a seleccionar la opción adecuada. Contacte a nuestro equipo técnico o solicite una cotización.