Sello ferrofluídico

Los sellos ferrofluídicos , o sellos rotativos magnéticos de líquido, se utilizan en equipos rotativos para permitir el movimiento rotatorio manteniendo un sellado hermético mediante una barrera física en forma de ferrofluido. El ferrofluido se mantiene suspendido en su lugar mediante un imán permanente . Desde su desarrollo en la década de 1970, estos sellos se han utilizado en aplicaciones especializadas como unidades de disco de computadoras, sistemas de vacío y sistemas nucleares. ^{[ 1 ]}

Los sellos ferrofluídicos se basan en el principio general de los ferrofluidos : fluidos que presentan atracción magnética . Tras las investigaciones sobre ferrofluidos realizadas durante la década de 1960, el sello ferrofluídico fue patentado por primera vez en 1971 por R. E. Rosensweig ( USP 3,620,584), quien posteriormente fundó Ferrofluidics Corporation con R. Moskowitz. ^{[ 2 ]}

Los sellos rotativos magnéticos líquidos funcionan con poco mantenimiento y mínimas fugas en una amplia gama de aplicaciones. Los sellos a base de ferrofluido utilizados en aplicaciones industriales y científicas suelen estar integrados en conjuntos de sellos mecánicos denominados pasamuros rotativos, que también contienen un eje central, rodamientos de bolas y una carcasa exterior. Los rodamientos de bolas cumplen dos funciones: mantener el centrado del eje dentro del espacio del sello y soportar cargas externas. Los rodamientos son los únicos elementos de desgaste mecánico, ya que el sello dinámico se forma con una serie de anillos de líquido a base de aceite con presión de vapor ultrabaja , mantenidos magnéticamente entre el rotor y el estator . Dado que el ferrofluido conserva sus propiedades líquidas incluso cuando está magnetizado, el par de arrastre es muy bajo. Con el uso de imanes permanentes, la vida útil y los ciclos de mantenimiento del equipo suelen ser muy prolongados. Los pasamuros sellados con ferrofluido alcanzan sus niveles máximos de rendimiento optimizando características como la viscosidad y la fuerza magnética del ferrofluido, los materiales del imán y del acero, la disposición de los rodamientos y el uso de refrigeración por agua para aplicaciones con velocidades o temperaturas extremadamente altas. Los pasamuros sellados con ferrofluido pueden operar en entornos que incluyen vacío ultraalto (por debajo de ^10⁻⁸ mbar), temperaturas superiores a 1000 °C, decenas de miles de RPM y presiones de múltiples atmósferas. ^{[ 1 ]} 

Los sellos magnéticos líquidos pueden diseñarse para una amplia gama de aplicaciones y condiciones de exposición, pero generalmente se limitan al sellado de gases y vapores, no de líquidos a presión directa. Esto se debe a la falla prematura del sello de ferrofluido al sellar un líquido. En 2020, se estaban realizando investigaciones para intentar solucionar este problema. ^{[ 3 ]}

Cada combinación particular de materiales de construcción y características de diseño tiene limitaciones prácticas en cuanto a temperatura, presión diferencial, velocidad, cargas aplicadas y entorno operativo; por lo tanto, los dispositivos deben diseñarse para cumplir con los criterios de sus aplicaciones. Las características necesarias pueden incluir múltiples etapas de ferrofluido, refrigeración por agua, materiales personalizados, imanes permanentes y cojinetes especiales. Los sellos a base de ferrofluido tienen tasas de fuga extremadamente bajas, pero no alcanzan los niveles de las conexiones soldadas u otros sellos estáticos (no giratorios) totalmente metálicos.

• Vídeo de demostración de un sello rotatorio magnético para líquidos.