En las últimas décadas hemos asistido al desarrollo de alternativas a los prensaestopas tradicionales. Algunos de estos sistemas de sellado del eje son realmente estancos y exentos de goteo en la mayoría de los casos. En términos generales, se pueden clasificar en sellos faciales o sellos labiales.
Sellos faciales
Un sello facial tiene un componente estático que se acopla al tubo de la bocina de forma similar a un prensaestopas flexible, salvo que la manguera suele tener forma de fuelle. Al extremo interior de la manguera se le une una brida con una cara lisa. Un segundo componente, el rotor, se fija al eje de la hélice con una junta estanca entre el rotor y el eje. El rotor gira pues con el eje de la hélice.
El rotor se empuja contra la brida fija, comprimiendo el fuelle de la manguera, de modo que ahora existe cierta tensión elástica entre la cara lisa y fija de la manguera y el rotor giratorio del eje de la hélice. Esto es suficiente para evitar que el agua se filtre en el barco. El agua dentro del sello crea una película lubricante entre las dos caras del sello. El fuelle puede absorber el movimiento de proa a popa del motor que se produce con los cambios en el empuje de la hélice.
Existen variantes del tipo de manguera con fuelle, entre las que se incluyen algunas con un resorte integrado. También hay un tipo de junta que, en lugar de tener un fuelle, se asemeja a un desatascador de fregadero. Al presionar contra él se genera la presión necesaria para mantener el contacto entre las superficies de la junta. Otro método que permite obtener el mismo resultado consiste en utilizar una manguera convencional sin fuelle y, en su lugar, montar el rotor en una carcasa que contiene un resorte de acero inoxidable.
La popular bocina PSS (Fuente: PYI Inc.)
La segunda generación de bocina Lasdrop. La versión anterior (que tenía una manguera naranja) contaba con un fuelle, mientras que la nueva versión (con una manguera azul) utiliza en su lugar un resorte dentro de la carcasa del rotor (Fuente: Lasdrop Shaft Seals)
La bocina facial tipo fuelle más conocida es la PSS Shaft Seal. La más conocida de tipo resorte es la Lasdrop.
El tipo de bocina con forma de de desatascador de ManeCraft; no se ha generalizado su uso (Fuente: Industrial Rubber)
La instalación de todas estas bocinas requiere desmontar el acoplamiento del eje de la hélice. La parte estática de la bocina cuenta con una especie de manguera. Esta se desliza por el eje de la hélice hasta su posición, pero no se fija todavía. Tenga en cuenta que el eje de la hélice debe estar bien centrado en el tubo de la bocina para garantizar una alineación perfecta entre la mitad fija de la bocina y la mitad giratoria. Si el eje de la hélice no está centrado, ¡ahora es un buen momento para volver a la lección sobre alineación y solucionarlo!
La bocina seca PSS
Dada la popularidad de la bocina seca PSS, la utilizaremos para ilustrar el proceso de instalación. La brida fija del PSS está fabricada en carbono de alta densidad. El rotor es de acero inoxidable pulido. El rotor se sella al eje de la hélice mediante un par de juntas tóricas integradas en su interior. El rotor tiene un diámetro mayor que la brida de carbono, lo que permite que ambos se desplacen entre sí sin perder el contacto, compensando así pequeñas desalineaciones y vibraciones.
Interior de la popular bocina seca de tipo facial PSS (Fuente: PYI Inc.)
En primer lugar, se deslizan el fuelle y la brida de carbono por el eje de la hélice y se asienta completamente el fuelle sobre el tubo de la bocina. A continuación, se desliza el rotor. Si el extremo interior del eje de la hélice tiene bordes afilados, o si hay una chaveta con bordes afilados, las juntas tóricas del interior del rotor podrían dañarse. Por lo tanto, antes de instalar el rotor, es necesario pulir el eje (el papel de lija de agua y seco de grano 600 es excelente para esto, y es algo más a añadir a la caja de herramientas).
Lo ideal es que el extremo del eje esté biselado. Si no es así, algunos kits de bocinas incluyen un tapón protector cónico cuyo diámetro máximo es igual al del eje de la hélice. Este se utiliza para facilitar la colocación del rotor sobre el eje de la hélice. Una o dos gotas de detergente para lavavajillas sobre el eje y alrededor del orificio del rotor ayudarán a lubricar el eje. Si tiene dificultades para instalar el rotor, no lo fuerce. Además del riesgo de dañar directamente las juntas tóricas, también es posible que se salgan parcialmente de sus ranuras o que se dañen dentro de la ranura.
Una vez que el rotor está colocado en el eje, se vuelve a colocar el acoplamiento del eje de la hélice y se atornilla de nuevo al acoplamiento de la transmisión antes de continuar con el procedimiento.
El rotor se desliza entonces a lo largo del eje hasta que hace tope contra la brida de carbono. Se marca el eje en el borde del rotor o se envuelve una tira de cinta adhesiva alrededor del eje. Y a continuación, se empuja el rotor contra la brida de carbono, comprimiendo el fuelle, una distancia específica más allá de la marca o de la cinta (por ejemplo, 2,5 cm/1” para un eje de hélice de 30 mm/1,25”; la distancia es mucho menor con las bocinas de Lasdrop, en cuyo caso un motor con soportes flexibles que se mueva bastante podría presentar ocasionalmente fugas).
La bocina seca PSS instalada en un eje
Se aprietan los dos tornillos Allen que van roscados en el borde del rotor para así fijarlo al eje. Ahora se aprietan las abrazaderas de manguera del eje y del sello de carbono. La razón por la que se dejan para el final es para que la manguera pueda adaptarse ligeramente y garantizar que el sello de carbono y el rotor queden bien paralelos entre sí, con el rotor completamente asentado sobre el sello de carbono.
El kit de instalación incluye un segundo juego de tornillos Allen. Muchos instaladores dan por sentado que son tornillos de repuesto. ¡Pero no lo son! Han de colocarse encima del primer juego de tornillos para fijarlos en su sitio. Sin los tornillos de fijación, el primer juego puede aflojarse por la vibración, lo que permitiría que el rotor se deslizase hacia arriba por el eje y, en ese momento el agua entraría en la embarcación.
Si en algún momento fuera necesario retirar los tornillos Allen, lo ideal sería adquirir un nuevo juego en PSS. Estos tornillos tienen una cabeza cóncava que al apretarlos se acopla al eje, aplanándose. Por tanto no funcionan correctamente si se vuelven a utilizar. Si no se dispone de repuestos, utilice los tornillos Allen de bloqueo como primer juego y el primer juego original como juego de bloqueo.
Instalación de la bocina seca PSS
Eche un vistazo al video que aparece a continuación, en la que los empleados de PYI le guiarán a través de siete vídeos en el procedimiento de instalación:
El proceso de instalación de otras bocinas faciales es similar. No requiere ningún tipo de mantenimiento, salvo garantizar la lubricación (véase más abajo) y comprobar de vez en cuando que la manguera y las abrazaderas no presenten signos de deterioro. Con el tiempo, será necesario sustituir ambas piezas. La junta de carbono se desgastará tras muchas horas de uso, dejando un pequeño montón de polvo de carbono debajo de la junta.
¡Una bocina de tipo facial que hace ya tiempo que necesita un mantenimiento!
Inyección de agua
Una bocina de tipo facial requiere agua de mar para su lubricación. Si se seca, tarde o temprano se deteriorará. En la mayoría de las embarcaciones de baja velocidad (por ejemplo, la mayoría de los veleros), el agua que sube por el tubo de la bocina es suficiente. A alta velocidad, el vacío que se forma detrás de las embarcaciones que se desplazan rápidamente puede succionar y sacar el agua del tubo de la bocina. En este caso, es necesario inyectar agua en la bocina. En casi todos los sellos de este tipo existe la opción de añadir una toma para manguera a la que se conecta un suministro de agua. La forma más habitual de hacerlo es derivar agua del sistema de refrigeración por agua de mar del motor, justo antes del punto de inyección en el sistema de escape.
En las embarcaciones rápidas, el agua puede ser succionada fuera de la bocina. Para garantizar la lubricación, es necesario aportar un suministro de agua a través de una espiga para manguera.
Hay una o dos advertencias que deben tenerse en cuenta. Cuando el motor no está en marcha, si existe riesgo de que el agua se introduzca por sifón en el sistema de escape desde el punto de inyección de agua situado en la bocina, es necesario instalar un sistema anti-sifón en la línea de inyección de agua. Si en algún momento la hélice gira libremente, lo más probable es que el motor no esté en marcha, en cuyo caso no hay inyección de agua, y entonces la bocina podría fallar. Esto es más probable que ocurra en un velero que navega a alta velocidad (por ejemplo, un catamarán rápido con un sistema de propulsión híbrido o eléctrico en el que la hélice se utiliza para la regeneración), en una embarcación remolcada o en una embarcación bimotor que utilice solo un motor. Puede ser necesario bloquear el eje de la hélice que gira libremente. En el caso de una embarcación bimotor, las aportaciones de agua de los dos motores pueden conectarse entre sí y dirigirse a ambas bocinas, de modo que, independientemente del motor que esté en marcha, ambas bocinas estén lubricadas.
Después de sacar el barco del agua, cuando se vuelva a botar, es recomendable mantener abiertas manualmente las superficies de la unión hasta que salga agua. De este modo se eliminará el aire atrapado.
La boquilla para la inyección de agua de muchas bocinas es de plástico. Estas boquillas se rompen con relativa facilidad, lo que provoca una entrada constante de agua en la embarcación. Es recomendable sustituir las boquillas de plástico por otras fabricadas en algún tipo de plástico de alta densidad (por ejemplo, Marelon) o bien en bronce o latón DZR (véase esta lección de nuestro curso de electricidad).
Bocinas labiales
Todos las bocinas labiales cuentan con un anillo o retén de estanqueidad del tipo que se utiliza para evitar que el aceite se escape del cárter cuando el cigüeñal sale de este por ambos extremos del motor. Estos retenes tienen un labio de goma que puede llevar o no un muelle integrado. El labio mantiene el contacto entre la bocina y el eje, impidiendo en este caso el paso del agua de mar en lugar del aceite.
Hay un par de problemas:
Un sello labial sobre el eje
Bocina de tipo labial de Vetus con múltiples labios y con un cojinete de goma para mantener la alineación con el eje
Las juntas de tipo labial solo funcionan bien sobre un eje de hélice que se encuentre en perfectas condiciones. El más mínimo arañazo o imperfección en el eje debida a la corrosión puede provocar fugas. Algunas bocinas incorporan un manguito interior que se fija al eje para proporcionar así la superficie lisa necesaria.
Una bocina labial con un labio o retén de tipo cigüeñal, que se encuentra en muchas instalaciones de motores Volvo-Penta.
Si mira en el interior, verá el cojinete de tipo manguito de goma que es el que mantiene la alineación de la junta con el eje de la hélice.
Instalación de bocinas secas
En todos los casos, es necesario desmontar el acoplamiento del eje de la hélice para liberar el eje y poder instalar la bocina; si esta fallase, habría que volver a desmontar el acoplamiento para sustituirla. Algunas bocinas incluyen un soporte de sellos repuesto que se coloca en el eje de la hélice en el momento de la instalación. Si la bocina falla, se extraen los sellos de su alojamiento y se cortan. A continuación, se desliza por el eje a su sitio el soporte con los sellos de repuesto.
Soporte de sellos de repuesto (Fuente: Tides Marine)
Bocina labial con sellos de repuesto en el soporte. Obsérvese la válvula de compuerta que se ve al fondo, la cual no es adecuada para una llave de fondo.
Es fundamental que no haya bordes afilados ni imperfecciones que puedan dañar la junta de alguna manera cuando al instalar la bocina se empuja inicialmente sobre el extremo del eje y se desliza a lo largo de él. Las juntas se dañan con facilidad y el daño no es visible. Solo se descubre cuando la embarcación se pone en el agua y la junta presenta fugas, momento en el que hay que volver a sacar la embarcación del agua y volver a desmontar el acoplamiento del eje de la hélice.
Algunas bocinas vienen con un manguito de montaje que se inserta en ellas para así proteger las superficies de sellado. Una vez colocada la bocina, el manguito de montaje se retira.
Tras una varada, se debe purgar el aire de las juntas que están lubricadas con agua (no las que están llenas de aceite). Esto se suele hacer presionando por los dos lados a la vez la carcasa de goma de la bocina. Las juntas labiales lubricadas con agua de las embarcaciones rápidas tienen requisitos de inyección de agua similares a los de las juntas faciales. Al igual que con las juntas faciales, algunas juntas labiales requieren inyección de agua, pero otras no.
A menudo no se requiere ningún otro mantenimiento más que garantizar siempre una lubricación suficiente, aunque el tipo que se ve en muchas instalaciones con motores Volvo-Penta (ilustrado arriba) se lubrica añadiendo un poco de grasa alrededor del sello cada 200 horas o una vez al año, lo que ocurra antes. Volvo-Penta recomienda su sustitución cada 500 horas o cada 5 años, lo que ocurra antes. Sin embargo, la vida útil es muy variable. Hemos visto algunas que aguantan varias veces las horas y años recomendados, especialmente cuando se instala una junta homocinética (lo que elimina los problemas de alineación y vibración).
Tras muchas horas de uso, la junta de goma puede desgastar ligeramente el eje de la hélice, lo que provocará una lenta fuga de agua. Al sustituir la bocina, si no es posible acortar la manguera de la bocina ni desplazar el eje para colocar un tramo nuevo debajo del sello, se puede solucionar el problema utilizando una bocina de otra marca o una que incorpore un manguito para el eje.
Bocina labial con el depósito de aceite que se conecta a la boquilla (Fuente: Norscot)
Bocina labial del tipo con aceite dañada durante la instalación. El daño no se detectó...
...hasta que botaron el barco al agua y entonces empezó a perder aceite.
Bocina labial con un manguito interior que se puede colocar sobre un eje dañado para proporcionar así una nueva superficie de apoyo lisa para la junta.