Existen muchos tipos diferentes de equipos que requieren el sellado de un eje giratorio que pasa a través de una carcasa estacionaria. Dos ejemplos comunes son las bombas y los mezcladores (o agitadores). Si bien los...
Si bien los principios de sellado de diferentes equipos son similares, existen diferencias que requieren soluciones diferentes. Este malentendido ha generado conflictos, como la invocación del Instituto Americano del Petróleo.
(API) 682 (una norma para sellos mecánicos de bombas) al especificar sellos para mezcladores. Al comparar sellos mecánicos para bombas y mezcladores, existen algunas diferencias obvias entre ambas categorías. Por ejemplo, las bombas en voladizo tienen distancias más cortas (normalmente medidas en pulgadas) entre el impulsor y el cojinete radial en comparación con un mezclador de entrada superior típico (normalmente medido en pies).
Esta larga distancia sin soporte da como resultado una plataforma menos estable con mayor descentramiento radial, desalineación perpendicular y excentricidad que las bombas. El mayor descentramiento del equipo plantea algunos desafíos de diseño para los sellos mecánicos. ¿Qué sucedería si la deflexión del eje fuera puramente radial? Diseñar un sello para esta condición podría lograrse fácilmente aumentando las holguras entre los componentes giratorios y estacionarios, junto con la ampliación de las superficies de rodadura de la cara del sello. Como se sospechaba, los problemas no son tan simples. La carga lateral sobre el/los impulsor(es), dondequiera que se encuentren en el eje del mezclador, imparte una deflexión que se traslada a través del sello hasta el primer punto de soporte del eje: el cojinete radial de la caja de engranajes. Debido a la deflexión del eje junto con el movimiento pendular, la deflexión no es una función lineal.
Esto tendrá un componente radial y uno angular que crea una desalineación perpendicular en el sello, lo que puede causar problemas en el sello mecánico. La deflexión se puede calcular si se conocen los atributos clave del eje y la carga del eje. Por ejemplo, API 682 establece que la deflexión radial del eje en las caras del sello de una bomba debe ser igual o menor a 0.002 pulgadas de lectura total indicada (TIR) en las condiciones más severas. Los rangos normales en un mezclador de entrada superior están entre 0.03 y 0.150 pulgadas de TIR. Los problemas dentro del sello mecánico que pueden ocurrir debido a una deflexión excesiva del eje incluyen un mayor desgaste de los componentes del sello, el contacto de los componentes giratorios con componentes estacionarios dañinos, el rodamiento y el pinzamiento de la junta tórica dinámica (causando una falla en espiral de la junta tórica o un bloqueo de la cara). Todos estos problemas pueden reducir la vida útil del sello. Debido al movimiento excesivo inherente a los mezcladores, los sellos mecánicos pueden presentar más fugas en comparación con sellos similares.sellos de bomba, lo que puede provocar que el sello se retire innecesariamente y/o incluso fallas prematuras si no se controla de cerca.
En ocasiones, al trabajar estrechamente con los fabricantes de equipos y comprender su diseño, se puede incorporar un rodamiento de elementos rodantes en los cartuchos de sello para limitar la angularidad en las caras del sello y mitigar estos problemas. Es fundamental implementar el tipo de rodamiento adecuado y comprender completamente las cargas potenciales que soporta; de lo contrario, el problema podría agravarse o incluso crear uno nuevo con la adición de un rodamiento. Los proveedores de sellos deben colaborar estrechamente con el fabricante original de equipos (OEM) y los fabricantes de rodamientos para garantizar un diseño adecuado.
Las aplicaciones de sellos mezcladores suelen ser de baja velocidad (de 5 a 300 rotaciones por minuto [rpm]) y no pueden utilizar algunos métodos tradicionales para mantener fríos los fluidos de barrera. Por ejemplo, en un Plan 53A para sellos dobles, la circulación del fluido de barrera se proporciona mediante un sistema de bombeo interno, como un tornillo de bombeo axial. El desafío radica en que el sistema de bombeo depende de la velocidad del equipo para generar flujo, y las velocidades de mezcla típicas no son lo suficientemente altas como para generar caudales útiles. La buena noticia es que el calor generado en la cara del sello no suele ser lo que provoca el aumento de la temperatura del fluido de barrera en unsello del mezcladorLa acumulación de calor durante el proceso puede provocar un aumento de la temperatura del fluido barrera, además de hacer que los componentes inferiores del sello, como las caras y los elastómeros, sean vulnerables a altas temperaturas. Los componentes inferiores del sello, como las caras y las juntas tóricas, son más vulnerables debido a su proximidad al proceso. No es el calor lo que daña directamente las caras del sello, sino la menor viscosidad y, por lo tanto, la lubricidad del fluido barrera en las caras inferiores. Una lubricación deficiente causa daños en las caras debido al contacto. Se pueden incorporar otras características de diseño al cartucho del sello para mantener bajas las temperaturas de la barrera y proteger los componentes del sello.
Los sellos mecánicos para mezcladores pueden diseñarse con serpentines o camisas de enfriamiento internas en contacto directo con el fluido de barrera. Estas características consisten en un sistema de circuito cerrado, de baja presión y bajo caudal, que circula agua de enfriamiento a través de él, actuando como un intercambiador de calor integral. Otro método consiste en utilizar un carrete de enfriamiento en el cartucho del sello, entre los componentes inferiores del sello y la superficie de montaje del equipo. Un carrete de enfriamiento es una cavidad por donde puede fluir agua de enfriamiento a baja presión para crear una barrera aislante entre el sello y el recipiente, limitando así la acumulación de calor. Un carrete de enfriamiento correctamente diseñado puede prevenir temperaturas excesivas que pueden causar daños.caras de focay elastómeros. El calentamiento del proceso provoca que la temperatura del fluido barrera aumente.
Estas dos características de diseño se pueden usar en conjunto o individualmente para ayudar a controlar las temperaturas en el sello mecánico. Con frecuencia, los sellos mecánicos para mezcladores se especifican para cumplir con API 682, 4.ª edición, categoría 1, aunque estas máquinas no cumplan con los requisitos de diseño de API 610/682 funcional, dimensional o mecánicamente. Esto puede deberse a que los usuarios finales están familiarizados y cómodos con API 682 como especificación de sello y desconocen algunas de las especificaciones de la industria que son más aplicables para estas máquinas/sellos. Las Prácticas de la Industria de Procesos (PIP) y el Deutsches Institut fur Normung (DIN) son dos normas de la industria más apropiadas para este tipo de sellos: las normas DIN 28138/28154 se han especificado durante mucho tiempo para los fabricantes de equipos originales (OEM) de mezcladores en Europa, y PIP RESM003 se ha utilizado como un requisito de especificación para sellos mecánicos en equipos de mezcla. Fuera de estas especificaciones, no existen estándares industriales comúnmente practicados, lo que genera una amplia variedad de dimensiones de cámaras de sellado, tolerancias de mecanizado, deflexión del eje, diseños de cajas de engranajes, disposiciones de cojinetes, etc., que varían de un OEM a otro.
La ubicación y la industria del usuario determinarán en gran medida cuál de estas especificaciones sería la más apropiada para su sitio.sellos mecánicos de mezcladoresEspecificar API 682 para un sello de mezclador puede suponer un gasto adicional innecesario y una complicación. Si bien es posible incorporar un sello básico certificado por API 682 en la configuración de un mezclador, este enfoque suele comprometer tanto el cumplimiento de API 682 como la idoneidad del diseño para aplicaciones de mezclador. La imagen 3 muestra una lista de diferencias entre un sello API 682 de Categoría 1 y un sello mecánico de mezclador típico.
Hora de publicación: 26 de octubre de 2023