Los desafíos que enfrentan las industrias de procesos han cambiado, aunque continúan bombeando fluidos, algunos peligrosos o tóxicos. La seguridad y la confiabilidad siguen siendo de suma importancia. Sin embargo, los operadores aumentan las velocidades, las presiones, los caudales e incluso la severidad de las características del fluido (temperatura, concentración, viscosidad, etc.) al procesar numerosos lotes. Para los operadores de refinerías de petróleo, plantas de procesamiento de gas y plantas petroquímicas y químicas, la seguridad significa controlar y prevenir la pérdida o la exposición a los fluidos bombeados. La confiabilidad significa bombas que operan de manera eficiente y económica, con un menor mantenimiento requerido.
Un sello mecánico diseñado correctamente garantiza al operador de la bomba un rendimiento duradero, seguro y fiable gracias a una tecnología probada. Entre los numerosos componentes rotativos, los sellos mecánicos han demostrado su fiabilidad en la mayoría de las condiciones de funcionamiento.
BOMBAS Y SELLOS: UN AJUSTE PERFECTO
Resulta difícil creer que hayan transcurrido casi 30 años desde la popularización de la tecnología de bombas sin sellos en la industria de procesos. Esta nueva tecnología se presentó como la solución a todos los problemas y limitaciones percibidas de los sellos mecánicos. Algunos incluso sugirieron que esta alternativa eliminaría por completo el uso de sellos mecánicos.
Sin embargo, poco después de esta promoción, los usuarios finales descubrieron que los sellos mecánicos podían cumplir o incluso superar los requisitos legales de estanqueidad y contención. Además, los fabricantes de bombas respaldaron la tecnología proporcionando cámaras de sellado actualizadas para reemplazar las antiguas empaquetaduras de compresión.
Las cámaras de sellado actuales están diseñadas específicamente para sellos mecánicos, lo que permite una tecnología más robusta en una plataforma de cartucho, facilita la instalación y crea un entorno que permite que los sellos funcionen a su máximo potencial.
AVANCES DE DISEÑO
A mediados de la década de 1980, las nuevas regulaciones ambientales obligaron a la industria a considerar no solo la contención y las emisiones, sino también la confiabilidad de los equipos. El tiempo medio entre reparaciones (MTBR) de los sellos mecánicos en una planta química era de aproximadamente 12 meses. Hoy en día, el MTBR promedio es de 30 meses. Actualmente, la industria petrolera, sujeta a algunos de los niveles de emisiones más estrictos, tiene un MTBR promedio superior a los 60 meses.
Los sellos mecánicos mantuvieron su reputación al demostrar su capacidad para cumplir e incluso superar los requisitos de la mejor tecnología de control disponible (BACT). Además, lo hicieron sin dejar de ser una tecnología económica y energéticamente eficiente, que cumple con las normativas medioambientales y de emisiones.
Los programas informáticos permiten modelar y prototipar juntas antes de su fabricación para confirmar su comportamiento en condiciones operativas específicas antes de su instalación en campo. Las capacidades de diseño para la fabricación de juntas y la tecnología de los materiales de la superficie de sellado han avanzado hasta el punto de que se pueden desarrollar juntas que se ajusten perfectamente a cada aplicación de proceso.
Los programas y la tecnología de modelado informático actuales permiten el uso de programas de revisión de diseño 3D, análisis de elementos finitos (FEA), dinámica de fluidos computacional (CFD), análisis de cuerpos rígidos y diagnóstico por imágenes térmicas, que antes no estaban fácilmente disponibles o resultaban demasiado costosos para su uso frecuente con los métodos de dibujo 2D anteriores. Estos avances en las técnicas de modelado han mejorado la fiabilidad del diseño de los sellos mecánicos.
Estos programas y tecnologías han allanado el camino para el diseño de sellos de cartucho estándar con componentes mucho más robustos. Esto incluyó la eliminación de resortes y juntas tóricas dinámicas del fluido de proceso, lo que convirtió a la tecnología de estator flexible en el diseño preferido.
CAPACIDAD DE PRUEBAS DE DISEÑO PERSONALIZADO
La introducción de juntas de cartucho estándar ha contribuido significativamente a una mayor fiabilidad de los sistemas de sellado gracias a su robustez y facilidad de instalación. Esta robustez permite un mayor rango de condiciones de aplicación con un rendimiento fiable.
Además, el diseño y la fabricación más rápidos de sistemas de sellado a medida han permitido un ajuste preciso para diferentes requisitos de funcionamiento de las bombas. La personalización puede introducirse mediante cambios en el propio sello o, más fácilmente, mediante componentes auxiliares del sistema, como el esquema de tuberías. La capacidad de controlar el entorno del sello bajo diferentes condiciones de funcionamiento mediante un sistema de soporte o esquemas de tuberías es fundamental para el rendimiento y la fiabilidad del sello.
También se produjo una evolución natural hacia el diseño de bombas a medida, con su correspondiente sello mecánico personalizado. Hoy en día, un sello mecánico puede diseñarse y probarse rápidamente para cualquier tipo de condición de proceso o característica de la bomba. Las caras del sello, los parámetros dimensionales de la cámara de sellado y el ajuste del sello en dicha cámara pueden diseñarse y fabricarse a medida para una amplia gama de aplicaciones. La actualización de estándares como el estándar 682 del Instituto Americano del Petróleo (API) también ha impulsado una mayor fiabilidad de los sellos mediante requisitos que validan su diseño, materiales y funcionalidad.
AJUSTE PERSONALIZADO
La industria de los sellos lucha a diario contra la mercantilización de la tecnología. Muchos compradores creen erróneamente que "un sello es un sello, sin más". Las bombas estándar suelen utilizar el mismo sello básico. Sin embargo, al instalarlo y aplicarlo a condiciones de proceso específicas, a menudo se requiere algún tipo de personalización en el sistema de sellado para obtener la fiabilidad necesaria bajo esas condiciones de funcionamiento y proceso químico concretos.
Incluso con el mismo diseño de cartucho estándar, existe un amplio potencial de personalización, desde la selección de los componentes hasta el esquema de tuberías. El asesoramiento del fabricante de sellos sobre la selección de los componentes del sistema de sellado es fundamental para lograr el nivel de rendimiento y la fiabilidad general necesarios. Este tipo de personalización permite que los sellos mecánicos alcancen un tiempo medio entre fallos (MTBR) de entre 30 y 60 meses, en lugar de los 24 meses habituales.
Con este enfoque, los usuarios finales tienen la garantía de recibir un sistema de sellado diseñado específicamente para su aplicación, forma y función. Esta capacidad les proporciona el conocimiento necesario sobre el funcionamiento de la bomba antes de su instalación. No es necesario adivinar cómo funciona la bomba ni si es compatible con la aplicación.
DISEÑO FIABLE
Si bien la mayoría de los operarios de procesos realizan las mismas funciones, las aplicaciones no son las mismas. Los procesos se desarrollan a diferentes velocidades, temperaturas y viscosidades, con diferentes procedimientos operativos y diferentes configuraciones de bombas.
A lo largo de los años, la industria de los sellos mecánicos ha introducido innovaciones significativas que han reducido la sensibilidad de los sellos a las variaciones en las condiciones de funcionamiento y han aumentado su fiabilidad. Esto significa que, si un usuario final carece de instrumentación de monitorización para recibir alertas sobre vibraciones, temperatura, cargas en los rodamientos y en los motores, los sellos actuales, en la mayoría de los casos, seguirán cumpliendo sus funciones principales.
CONCLUSIÓN
Gracias a la ingeniería de confiabilidad, las mejoras en los materiales, el diseño asistido por computadora y las técnicas de fabricación avanzadas, los sellos mecánicos siguen demostrando su valor y confiabilidad. A pesar de los cambios en el control de emisiones y contención, así como en los límites de seguridad y exposición, los sellos se han mantenido a la vanguardia para cumplir con los exigentes requisitos. Por ello, los sellos mecánicos siguen siendo la opción preferida en las industrias de procesos.
Fecha de publicación: 30 de junio de 2022