Existen muchos tipos diferentes de equipos que requieren el sellado de un eje giratorio que pasa a través de una carcasa fija. Dos ejemplos comunes son las bombas y los mezcladores (o agitadores). Si bien el básico
Aunque los principios de sellado de diferentes equipos son similares, existen diferencias que requieren soluciones distintas. Este malentendido ha dado lugar a conflictos como la invocación del Instituto Americano del Petróleo.
(API) 682 (un estándar para sellos mecánicos de bombas) al especificar sellos para mezcladores. Al comparar los sellos mecánicos para bombas y mezcladores, existen algunas diferencias obvias entre ambas categorías. Por ejemplo, las bombas en voladizo tienen distancias más cortas (generalmente medidas en pulgadas) desde el impulsor hasta el cojinete radial en comparación con un mezclador típico de entrada superior (generalmente medidas en pies).
Esta larga distancia sin soporte resulta en una plataforma menos estable con mayor desviación radial, desalineación perpendicular y excentricidad que las bombas. La mayor desviación del equipo plantea algunos desafíos de diseño para los sellos mecánicos. ¿Qué sucede si la deflexión del eje es puramente radial? Diseñar un sello para esta condición podría lograrse fácilmente aumentando las holguras entre los componentes giratorios y estacionarios, junto con el ensanchamiento de las superficies de rodadura de la cara del sello. Como se sospechaba, los problemas no son tan simples. La carga lateral sobre el impulsor o impulsores, dondequiera que se encuentren en el eje del mezclador, imparte una deflexión que se transmite 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 otro 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 mismo. Por ejemplo, la norma API 682 establece que la deflexión radial del eje en las caras del sello de una bomba debe ser igual o inferior 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 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 componentes giratorios con componentes estacionarios que los dañan, el rodamiento y el pellizco de la junta tórica dinámica (lo que provoca una falla espiral de la junta tórica o un enganche de la cara). Todo esto puede conducir a una reducción de la vida útil del sello. Debido al movimiento excesivo inherente a los mezcladores, los sellos mecánicos pueden presentar más fugas en comparación con otros similares.sellos de bomba, lo que puede provocar que el sello se retire innecesariamente y/o incluso que se produzcan fallos prematuros si no se supervisa de cerca.
En ocasiones, al trabajar en estrecha colaboración con los fabricantes de equipos y comprender su diseño, se puede incorporar un rodamiento de elementos rodantes en los cartuchos de sellado para limitar la angularidad en las caras de sellado y mitigar estos problemas. Es fundamental utilizar el tipo de rodamiento adecuado y comprender completamente las posibles cargas que soportará, ya que la adición de un rodamiento podría agravar el problema o incluso generar uno nuevo. Los proveedores de sellos deben colaborar estrechamente con el fabricante de equipos originales (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 revoluciones 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 una función de bombeo interna, como un tornillo de bombeo axial. El problema es que la función 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 generalmente no es lo que causa el aumento de la temperatura del fluido de barrera.sello mezcladorEl calor residual del proceso puede provocar un aumento de la temperatura del fluido de barrera, además de hacer que los componentes inferiores del sello, como las caras y los elastómeros, sean vulnerables a las altas temperaturas. Estos componentes, como las caras de sellado y las juntas tóricas, son más vulnerables debido a su proximidad al proceso. No es el calor lo que daña directamente las caras de sellado, sino la reducción de la viscosidad y, por lo tanto, de la lubricidad del fluido de barrera en dichas caras. Una lubricación deficiente provoca daños en las caras por 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 que están en contacto directo con el fluido de barrera. Estas características son un sistema de circuito cerrado, de baja presión y bajo caudal, por donde circula agua de enfriamiento que actúa como un intercambiador de calor integral. Otro método es 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 la que puede fluir agua de enfriamiento a baja presión para crear una barrera aislante entre el sello y el recipiente para limitar la acumulación de calor. Un carrete de enfriamiento diseñado correctamente puede prevenir temperaturas excesivas que pueden provocar daños en el sello.caras de focay elastómeros. El calor residual del proceso provoca que la temperatura del fluido de barrera aumente.
Estas dos características de diseño pueden utilizarse conjuntamente o individualmente para ayudar a controlar las temperaturas en el sello mecánico. Con frecuencia, los sellos mecánicos para mezcladores se especifican para cumplir con la norma API 682, 4.ª edición, categoría 1, aunque estas máquinas no cumplan con los requisitos de diseño de la norma API 610/682 en términos funcionales, dimensionales o mecánicos. Esto puede deberse a que los usuarios finales están familiarizados con la norma API 682 como especificación de sellos y desconocen algunas de las especificaciones de la industria más aplicables a estas máquinas/sellos. Las Prácticas de la Industria de Procesos (PIP) y el Instituto Alemán de Normalización (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 de mezcladores en Europa, y la norma PIP RESM003 se ha convertido en un requisito de especificación para sellos mecánicos en equipos de mezcla. Fuera de estas especificaciones, no existen estándares industriales de uso común, lo que da lugar a una amplia variedad de dimensiones de la cámara de sellado, tolerancias de mecanizado, deflexión del eje, diseños de la caja de engranajes, disposiciones de los cojinetes, etc., que varían de un fabricante de equipos originales (OEM) a otro.
La ubicación y el sector del usuario determinarán en gran medida cuál de estas especificaciones sería la más apropiada para su sitio.sellos mecánicos de mezcladoresEspecificar la norma API 682 para el sello de un mezclador puede suponer un gasto y una complicación innecesarios. Si bien es posible incorporar un sello básico que cumpla con la norma API 682 en la configuración de un mezclador, este enfoque suele implicar limitaciones tanto en el cumplimiento de dicha norma como en la idoneidad del diseño para aplicaciones de mezcladores. La imagen 3 muestra una lista de las diferencias entre un sello API 682 de categoría 1 y un sello mecánico típico de un mezclador.
Fecha de publicación: 26 de octubre de 2023