Los desafíos que enfrentan las industrias de procesos han cambiado aunque continúan bombeando fluidos, algunos peligrosos o tóxicos. La seguridad y la fiabilidad siguen siendo de suma importancia. Sin embargo, los operadores aumentan las velocidades, presiones, caudales e incluso la severidad de las características del fluido (temperatura, concentración, viscosidad, etc.) mientras procesan muchas operaciones por lotes. Para los operadores de refinerías de petróleo, instalaciones de procesamiento de gas y plantas químicas y petroquímicas, la seguridad significa controlar y prevenir la pérdida o la exposición a los fluidos bombeados. Confiabilidad significa bombas que funcionan de manera eficiente y económica, con menos mantenimiento requerido.
Un sello mecánico correctamente diseñado garantiza al operador de la bomba un rendimiento duradero, seguro y confiable con una tecnología probada. Entre múltiples piezas de equipos rotativos y una gran variedad de componentes, se ha demostrado que los sellos mecánicos funcionan de manera confiable en la mayoría de los tipos de condiciones operativas.
BOMBAS Y SELLOS: UN BUEN AJUSTE
Cuesta creer que hayan pasado casi 30 años desde la promoción masiva de la tecnología de bombas sin sello en la industria de procesos. La 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 el uso de sellos mecánicos.
Sin embargo, poco después de esta promoción, los usuarios finales aprendieron que los sellos mecánicos podían cumplir o superar los requisitos legislados de contención y fugas. Además, los fabricantes de bombas respaldaron la tecnología proporcionando cámaras de sellado actualizadas para reemplazar las antiguas “cajas de empaquetamiento” de compresión.
Las cámaras de sello actuales están diseñadas específicamente para sellos mecánicos, lo que permite una tecnología más robusta en una plataforma de cartucho, brinda una instalación más sencilla 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, nuevas regulaciones ambientales obligaron a la industria no sólo 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 fue de aproximadamente 12 meses. Hoy en día, el MTBR medio 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 la capacidad de 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 disponible para cumplir con las regulaciones ambientales y de emisiones.
Los programas informáticos permiten modelar y crear prototipos de sellos antes de su fabricación para confirmar cómo manejarán condiciones operativas específicas antes de instalarlos en el campo. Las capacidades de diseño de fabricación de sellos y la tecnología de los materiales de las caras de los sellos han progresado hasta el punto de que pueden desarrollarse para adaptarse uno a uno a una aplicación de proceso.
Los programas y la tecnología de modelado por computadora actuales permiten el uso de revisión de diseños tridimensionales, análisis de elementos finitos (FEA), dinámica de fluidos computacional (CFD), análisis de cuerpos rígidos y programas de diagnóstico por imágenes térmicas que no estaban disponibles en el pasado o eran demasiado costosos. para uso frecuente con dibujo 2-D anterior. Estos avances en las técnicas de modelado han aumentado la confiabilidad del diseño de los sellos mecánicos.
Estos programas y tecnologías han abierto el camino hacia el diseño de sellos de cartucho estándar con componentes mucho más robustos. Estos incluyeron la eliminación de resortes y juntas tóricas dinámicas del fluido del proceso e hicieron de la tecnología de estator flexible el diseño elegido.
CAPACIDAD DE PRUEBA DE DISEÑO PERSONALIZADO
La introducción de sellos de cartucho estándar ha contribuido significativamente a una mayor confiabilidad del sistema de sellado a través de su robustez y facilidad de instalación. Esta robustez permite una gama más amplia de condiciones de aplicación con un rendimiento confiable.
Además, el diseño y la fabricación más rápidos de sistemas de sellado diseñados a medida han permitido un “ajuste fino” para los distintos requisitos de funcionamiento de las bombas. La personalización se puede introducir 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 diferentes condiciones operativas mediante un sistema de soporte o planos de tuberías es fundamental para el rendimiento y la confiabilidad del sello.
También se produjo una progresión natural: más bombas diseñadas a medida, con un sello mecánico personalizado correspondiente. Hoy en día, un sello mecánico se puede diseñar y probar rápidamente para cualquier tipo de condiciones de proceso o características de la bomba. Las caras del sello, los parámetros dimensionales de la cámara del sello y cómo encaja el sello en la cámara del sello se pueden diseñar y fabricar con un ajuste personalizado 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 confiabilidad del sello a través de requisitos que validan el diseño, los materiales y la funcionalidad del sello.
UN AJUSTE PERSONALIZADO
La industria de las focas lucha diariamente contra la mercantilización de la tecnología de las focas. Demasiados compradores piensan que "un sello es un sello". Las bombas estándar a menudo pueden utilizar el mismo sello básico. Sin embargo, cuando se instala y se aplica a condiciones de proceso específicas, a menudo se implementa algún tipo de personalización en el sistema de sellado para obtener la confiabilidad requerida bajo ese conjunto específico de condiciones operativas y proceso químico.
Incluso con el mismo diseño de cartucho estándar, existe una amplia gama de posibilidades de personalización, desde una selección de componentes materiales hasta el plan de tuberías empleado. La orientación sobre la selección de los componentes del sistema de sellado por parte del fabricante del sello es crucial para lograr el nivel de rendimiento y confiabilidad general necesarios. Este tipo de personalización puede permitir que los sellos mecánicos extiendan el uso normal hasta 30 a 60 meses de MTBR en lugar de 24 meses.
Con este enfoque, los usuarios finales pueden estar seguros 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 o si puede manejar la aplicación.
DISEÑO CONFIABLE
Si bien la mayoría de los operadores de procesos realizan las mismas funciones, las aplicaciones no son las mismas. Los procesos funcionan a diferentes velocidades, diferentes temperaturas y diferentes viscosidades, con diferentes procedimientos operativos y diferentes configuraciones de bombas.
A lo largo de los años, la industria de los sellos mecánicos ha introducido importantes innovaciones que han disminuido la sensibilidad de los sellos a las diferentes condiciones operativas y han conducido a un aumento de la confiabilidad. Esto significa que si un usuario final carece de instrumentación de monitoreo para proporcionar advertencias de vibración, temperatura, cargas de rodamientos y motores, los sellos actuales, en la mayoría de los casos, seguirán desempeñando sus funciones principales.
CONCLUSIÓN
A través de ingeniería de confiabilidad, mejoras de materiales, diseño asistido por computadora y técnicas de fabricación avanzadas, los sellos mecánicos continúan demostrando su valor y confiabilidad. A pesar de los cambios en el control de emisiones y contención, y en los límites de seguridad y exposición, los sellos se han mantenido por delante de los exigentes requisitos. Por este motivo, los sellos mecánicos siguen siendo la opción preferida en las industrias de procesos.
Hora de publicación: 30 de junio de 2022