Los desafíos que enfrentan las industrias de proceso han cambiado, aunque siguen bombeando fluidos, algunos peligrosos o tóxicos. La seguridad y la fiabilidad siguen siendo fundamentales. Sin embargo, los operadores aumentan la velocidad, la presión, el caudal e incluso la severidad de las características del fluido (temperatura, concentración, viscosidad, etc.) al procesar muchas operaciones por lotes. Para los operadores de refinerías de petróleo, plantas de procesamiento de gas y plantas petroquímicas y químicas, la seguridad implica controlar y prevenir la pérdida o exposición a los fluidos bombeados. La fiabilidad se refiere a bombas que funcionan de forma eficiente y económica, con menor necesidad de mantenimiento.
Un sello mecánico correctamente diseñado garantiza al operador de la bomba un rendimiento duradero, seguro y confiable con tecnología probada. Entre múltiples equipos rotativos y una gran variedad de componentes, los sellos mecánicos han demostrado un rendimiento confiable en la mayoría de las condiciones de operación.
BOMBAS Y SELLOS: UN BUEN AJUSTE
Resulta difícil creer que hayan pasado casi 30 años desde la promoción masiva de la tecnología de bombas sin sellos en la industria de procesos. Esta nueva tecnología se promovió como la solución a todos los problemas y limitaciones percibidas de los sellos mecánicos. Algunos sugirieron que esta alternativa eliminaría por completo su uso.
Sin embargo, poco después de esta promoción, los usuarios finales descubrieron que los sellos mecánicos podían cumplir o incluso superar los requisitos legales de fugas y contención. Además, los fabricantes de bombas apoyaron la tecnología proporcionando cámaras de sellado actualizadas para reemplazar los antiguos prensaestopas 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, proporciona una instalación más fácil y crea un entorno que permite que los sellos funcionen a su máximo potencial.
AVANCES EN EL DISEÑO
A mediados de la década de 1980, las nuevas regulaciones ambientales obligaron a la industria no solo a considerar la contención y las emisiones, sino también la confiabilidad de los equipos. El tiempo medio entre reparaciones (MTBR) para 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 de más de 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 a la vez que se mantuvieron como una tecnología económica y energéticamente eficiente, disponible para cumplir con las normativas ambientales y de emisiones.
Los programas informáticos permiten modelar y crear prototipos de sellos antes de su fabricación para confirmar su rendimiento en condiciones operativas específicas antes de su instalación en campo. La capacidad de diseño de la fabricación de sellos y la tecnología de los materiales de las caras de los sellos han avanzado hasta el punto de que pueden desarrollarse para una adaptación perfecta a cada aplicación de proceso.
Los programas y la tecnología de modelado computacional 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 disponibles o eran demasiado costosos para su uso frecuente con el diseño 2D anterior. Estos avances en las técnicas de modelado han mejorado la fiabilidad del diseño de los sellos mecánicos.
Estos programas y tecnologías han dado paso al 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 la tecnología de estator flexible en el diseño predilecto.
CAPACIDAD DE PRUEBA DE DISEÑO PERSONALIZADO
La introducción de sellos de cartucho estándar ha contribuido significativamente a una mayor fiabilidad del sistema de sellado gracias a su robustez y facilidad de instalación. Esta robustez permite una gama más amplia 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 los diferentes requisitos de funcionamiento de las bombas. La personalización puede realizarse mediante cambios en el propio sello o, más fácilmente, mediante componentes auxiliares del sistema, como un plan de tuberías. La capacidad de controlar el entorno del sello en condiciones operativas variables mediante un sistema de soporte o un plan de tuberías es crucial para el rendimiento y la fiabilidad del sello.
También se produjo una evolución natural: el diseño de bombas más personalizadas, con su correspondiente sello mecánico personalizado. Hoy en día, un sello mecánico se puede diseñar y probar rápidamente para cualquier condición de proceso o característica de la bomba. Las caras del sello, los parámetros dimensionales de la cámara de sellado y su ajuste en la cámara se pueden diseñar y fabricar a medida para una amplia gama de aplicaciones. La actualización de normas como la Norma 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.
UN AJUSTE PERSONALIZADO
La industria de los sellos lucha a diario contra la mercantilización de la tecnología de sellado. Muchos compradores piensan que "un sello es un sello es un sello". Las bombas estándar suelen utilizar el mismo sello básico. Sin embargo, al instalarse y aplicarse a condiciones de proceso específicas, suele implementarse algún tipo de personalización en el sistema de sellado para obtener la fiabilidad requerida en esas condiciones de funcionamiento y procesos químicos específicos.
Incluso con el mismo diseño de cartucho estándar, existe un amplio potencial de personalización, desde la selección de materiales hasta el plan de tuberías empleado. La orientación del fabricante del sello en la selección de los componentes del sistema de sellado es crucial para lograr el nivel de rendimiento y la fiabilidad general necesarios. Este tipo de personalización permite que los sellos mecánicos prolonguen su vida útil normal hasta 30 a 60 meses de MTBR en lugar de 24 meses.
Con este enfoque, los usuarios finales pueden tener la seguridad de recibir un sistema de sellado diseñado para su aplicación, forma y función específicas. Esta capacidad proporciona al usuario final 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 CONFIABLE
Si bien la mayoría de los operadores de procesos realizan las mismas funciones, las aplicaciones varían. Los procesos operan a diferentes velocidades, temperaturas y viscosidades, con distintos procedimientos operativos y distintas 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 condiciones operativas variables y han aumentado su confiabilidad. Esto significa que, si un usuario final carece de instrumentación de monitoreo que proporcione alertas sobre vibración, temperatura, cargas de rodamientos y motores, los sellos actuales, en la mayoría de los casos, seguirán cumpliendo sus funciones principales.
CONCLUSIÓN
Gracias a la ingeniería de confiabilidad, las mejoras de materiales, el diseño asistido por computadora y las técnicas de fabricación avanzadas, los sellos mecánicos siguen demostrando su valor y fiabilidad. 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 de los exigentes requisitos. Por ello, los sellos mecánicos siguen siendo la opción preferida en las industrias de procesos.
Hora de publicación: 30 de junio de 2022