Hay muchos tipos diferentes de equipos que requieren sellar un eje giratorio que pasa a través de una carcasa estacionaria. Dos ejemplos comunes son las bombas y los mezcladores (o agitadores). Mientras que lo básico
Los principios de sellado de diferentes equipos son similares, existen distinciones que requieren diferentes soluciones. Este malentendido ha dado lugar a conflictos como el de invocar al Instituto Americano del Petróleo
(API) 682 (un estándar de sello mecánico de bomba) al especificar sellos para mezcladores. Al considerar los sellos mecánicos para bombas versus mezcladores, existen algunas diferencias obvias entre las dos categorías. Por ejemplo, las bombas en voladizo tienen distancias más cortas (normalmente medidas en pulgadas) desde el impulsor hasta 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 aumento del descentramiento del equipo plantea algunos desafíos de diseño para los sellos mecánicos. ¿Qué pasaría si la deflexión del eje fuera puramente radial? El diseño de 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, la cuestión no es tan sencilla. La carga lateral sobre los impulsores, 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 cambios. Debido a la deflexión del eje junto con el movimiento pendular, la deflexión no es una función lineal.
Esto tendrá un componente radial y angular que crea una desalineación perpendicular en el sello que puede causar problemas al 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 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, componentes giratorios que entran en contacto con componentes estacionarios dañinos, rodamiento y pellizco de la junta tórica dinámica (que causa falla en espiral de la junta tórica o cuelgue de la cara). ). Todo esto puede 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 tire innecesariamente y/o incluso fallas prematuras si no se controla de cerca.
Hay casos en los que se trabaja estrechamente con los fabricantes de equipos y se comprende el diseño del equipo en los que se puede incorporar un rodamiento de elemento rodante en los cartuchos de sello para limitar la angularidad en las caras del sello y mitigar estos problemas. Se debe tener cuidado de implementar el tipo adecuado de rodamiento y de que se comprendan completamente las cargas potenciales del rodamiento o el problema podría empeorar o incluso crear un nuevo problema, con la adición de un rodamiento. Los proveedores de sellos deben trabajar en estrecha colaboración con el 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 una característica de bombeo interna como un tornillo de bombeo axial. El desafío es que la función de bombeo depende de la velocidad del equipo para generar flujo y las velocidades de mezclado típicas no son lo suficientemente altas para generar caudales útiles. La buena noticia es que el calor generado en la cara del sello generalmente no es lo que causa que la temperatura del fluido de barrera aumente en unsello mezclador. Es la absorción de calor del proceso lo que puede provocar un aumento de la temperatura del fluido de barrera, además de hacer que los componentes, las caras y los elastómeros del sello inferior, por ejemplo, sean vulnerables a las altas temperaturas. Los componentes inferiores del sello, como las caras del sello y las juntas tóricas, son más vulnerables debido a la proximidad al proceso. No es el calor lo que daña directamente las caras del sello sino la viscosidad reducida y, por lo tanto, la lubricidad del fluido barrera en las caras inferiores del sello. Una mala lubricación provoca daños en la cara debido al contacto. Se pueden incorporar otras características de diseño en el cartucho de sello para mantener bajas las temperaturas de la barrera y proteger los componentes del sello.
Los sellos mecánicos para mezcladores se pueden diseñar con serpentines o camisas de enfriamiento internas que están en contacto directo con el fluido barrera. Estas características son un sistema de circuito cerrado, baja presión y bajo flujo por el que circula agua de refrigeración que actúa como un intercambiador de calor integral. Otro método es utilizar un carrete de enfriamiento en el cartucho de sello entre los componentes del sello inferior y la superficie de montaje del equipo. Un carrete de enfriamiento es una cavidad a través de la cual puede fluir agua de enfriamiento a baja presión para crear una barrera aislante entre el sello y el recipiente para limitar la absorción de calor. Un carrete de enfriamiento diseñado adecuadamente puede evitar temperaturas excesivas que pueden provocar daños en elcaras del selloy elastómeros. La absorción de calor del proceso hace que la temperatura del fluido de barrera aumente.
Estas dos características de diseño se pueden usar en conjunto o individualmente para ayudar a controlar las temperaturas en el sello mecánico. Muy a menudo, los sellos mecánicos para mezcladores se especifican para cumplir con API 682, cuarta edición, categoría 1, aunque estas máquinas no cumplen con los requisitos de diseño de API 610/682 funcional, dimensional y/o mecánicamente. Esto puede deberse a que los usuarios finales están familiarizados y se sienten cómodos con API 682 como especificación de sello y no conocen algunas de las especificaciones de la industria que son más aplicables para estas máquinas/sellos. Process Industry Practices (PIP) y Deutsches Institut fur Normung (DIN) son dos estándares industriales que son más apropiados para este tipo de sellos: los estándares DIN 28138/28154 se han especificado desde hace mucho tiempo para los fabricantes de equipos originales 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 conduce a una amplia variedad de dimensiones de la cámara del sello, tolerancias de mecanizado, deflexión del eje, diseños de cajas de engranajes, disposiciones de rodamientos, 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 mezcladores. Especificar API 682 para un sello mezclador puede ser un gasto y una complicación adicionales innecesarios. Si bien es posible incorporar un sello básico calificado API 682 en una configuración de mezclador, este enfoque comúnmente resulta en compromiso tanto en términos del cumplimiento de API 682 como en la idoneidad del diseño para aplicaciones de mezclador. La imagen 3 muestra una lista de diferencias entre un sello API 682 Categoría 1 y un sello mecánico mezclador típico.
Hora de publicación: 26 de octubre de 2023