Termosifón: sistema de refrigeración aplicado a sellos mecánicos
Uno de los principales problemas de desgaste en un sello mecánico, es el originado por el aumento en la cantidad de calor que genera la pieza como consecuencia de la fricción, la cual es ocasionada por el contacto constante entre ambas caras del sello mecánico durante el movimiento rotativo. Por tal motivo, la instalación de un sistema de refrigeración externo se vuelve indispensable.
Es por ello que, en la siguiente entrada, te hablaremos del efecto termosifón, cómo funciona y su funcionalidad, siendo parte del sistema de refrigeración y algunas opciones de enfriamiento para el correcto funcionamiento de los sellos mecánicos de los agitadores industriales. Pero primero definamos qué es el efecto termosifón.
¿Qué es el efecto termosifón?
El fenómeno de termosifón, también conocido como convección libre, es un principio con fundamentos en la diferencia de densidad. En pocas palabras, ocurre cuando el aumento de la temperatura provoca el ascenso de los fluidos, debido a su dilatación y la disminución de la densidad. Para hacerlo de forma ilustrativa, utilizaremos un ejemplo simple pero claro.
Supongamos que tenemos un recipiente con agua; al aplicar calor por la parte inferior, éste último se va trasladando hacia las moléculas de agua, brindándoles energía cinética suficiente a fin de incrementar el movimiento entre ellas. Así, al obtener esa ganancia energética, las moléculas pierden densidad y suben mientras que las más densas pierden su lugar.
Entonces las moléculas con más densidad a la par transfieren un poco de energía tomada por aquellas a su paso, las cuales permanecen a un nivel promedio entre dos zonas de concentración; a esto le denominaremos efecto termosifón.
Un ejemplo cotidiano, bastante simple y más concreto, es el calentador solar o sistema solar de calefacción. Dentro hay un contenedor en el cual, el agua fría pasa a través de placas solares, se calienta y regresa al contenedor. Pero, al tener menor densidad, se mantiene el líquido en la parte superior y como consecuencia, sale por la regadera o el grifo.
En los casos anteriores, tomamos algunas referencias generales, sin embargo, ahora hablaremos al detalle de cuestiones más específicas, como lo es su aplicación en sistemas de refrigeración para sellos mecánicos.
Efecto termosifón en sistemas de refrigeración
Podemos afirmar que el termosifón es el sistema de refrigeración por excelencia cuando hablamos de sellos mecánicos. Como lo vimos antes, su funcionamiento tiene origen en el efecto termosifón, en el cual un fluido se dilata al calentarse y pierde densidad, cuestión que le permite circular dentro de una tubería o un espacio designado, sin la necesidad de ser impulsado por una bomba u otro medio externo.
De manera más técnica, el flujo se introduce mediante el desequilibrio hidrostático de presión entre el líquido en el conducto descendente y la mezcla de dos fases en los tubos del tanque. Cabe mencionar que, para estos sistemas, como lo explicamos antes, no se requiere alguna bomba para la recirculación y, por lo regular, son menos propensos al estancamiento.
Ahora que ya conoces el qué es termosifón en los sistemas de refrigeración, veamos cómo funciona dentro de un sistema de refrigeración, así como los beneficios que brinda.
Sistemas de refrigeración
El proceso comienza suministrando el fluido refrigerante al sello a través de válvulas de entrada, para que se pueda lubricar y reducir el calor generado por la fricción del movimiento; al pasar por éste, la temperatura aumentará y aquí es donde pasará el efecto termosifón.
En la materia que nos compete, el efecto termosifón lo podemos observar porque su principal propósito es brindar un flujo de fluidos de refrigeración al sello con una presión determinada. En este caso, el fluido utiliza ese principio cuando fluye en toda la extensión del reactor y se enfría al entrar en contacto con las paredes.
Por otra parte, al dilatarse el fluido, y perder su densidad, como consecuencia del efecto de termosifón se eleva y se traslada por medio de un serpentín, el cual se encuentra dentro de un tanque. En esta parte del proceso el fluido comienza a reducir su temperatura, debido al contacto con el serpentín y el intercambio de calor que generan.
Por último, el fluido desciende para volver a pasar a través del sello, y repetir el ciclo de la circulación por termosifón. Ahora, te explicaremos cómo el sistema de termosifón te puede ayudar en los procesos de enfriamiento de los sellos mecánicos colocados en agitadores industriales.
Sistema de termosifón
El sistema de termosifón tiene una gran ventaja en los mezcladores o agitadores industriales, y es su autonomía, al no requerir algún medio externo que impulse el fluido simplificando esa función y, como consecuencia, disminuyendo costos.
Existen algunos parámetros para que el sistema de termosifón pueda funcionar correctamente, tal como la colocación del tanque. Lo debemos hacer de 1 a 2 m de altura por encima del sello, y a menos de 2 m de distancia lateral; también es necesario que la tubería con la que se conecta el tanque sea de acero inoxidable con el fin de asegurar la correcta refrigeración del fluido.
Por otro lado, así como existen diversos beneficios, también hay ciertas desventajas de este tipo de sistemas. A continuación, te decimos algunos aspectos que pueden orientarte a obtener mejores resultados.
Ventajas de un sistema de termosifón
- Permite un compacto arreglo entre las tuberías y el tanque.
- Brinda un desarrollo técnico superior.
Desventajas
- Es necesaria más área de transferencia de calor para la operación al vacío como consecuencia de la ligera ebullición.
- No es recomendable para fluidos viscosos.
- Requiere amplia altura para la elevación del fluido.
Finalmente, es imprescindible revisar constantemente el manómetro y el termómetro del sistema de refrigeración, para comprobar que los valores de presión y temperatura transcurran correctamente.
Ahora conocemos la importancia de un sistema termosifón para refrigeración, el cual puede resultar necesario en un sello mecánico. En Autmix Flow, contamos con la experiencia necesaria para brindarte la mejor atención y apoyarte en la selección de un sello mecánico y el sistema de refrigeración que mejor se adapte al proceso de agitación de tu elección.
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