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Jun 17, 2023

Aire

Se utiliza un sello mecánico para contener un fluido dentro de una bomba donde un eje giratorio pasa a través de la carcasa. Muchos se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en todo el mundo. Los artículos técnicos tienen

Se utiliza un sello mecánico para contener un fluido dentro de una bomba donde un eje giratorio pasa a través de la carcasa. Muchos se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en todo el mundo.

Se han escrito artículos técnicos sobre las diversas y diversas tecnologías y aplicaciones. Pero las fugas siguen siendo la pesadilla de cualquiera que necesite mover fluido en sus operaciones.

Independientemente del fabricante, el tamaño y el material de construcción, los fundamentos fundamentales de la función de sellado permanecen constantes. El corazón de un sello es una combinación de caras altamente pulidas, una giratoria y otra estacionaria, que se encuentran en estrecho semicontacto entre sí.

El daño a estas caras provoca fugas en el sello. Otras fugas son causadas por funcionamiento en seco, lubricación inadecuada, equipos mal aplicados, problemas operativos y de personal. Generalmente hay uno o dos de esos “malos actores” donde la tecnología de sellado convencional simplemente no funciona bien, donde la esperanza de vida del sello es baja y el costo de mantenimiento es alto.

Existe una tecnología de sellado de sistemas de prevención de fugas (LPS) que, si bien no es perfecta para todas las aplicaciones de bombeo, es una solución para aquellos que molestan a los malos actores. Es una tecnología de sellado LPS avanzada, patentada y accionada por aire. Funciona en bombas pero también se puede aplicar en otro tipo de equipos como mezcladores y licuadoras (tanto de líquido como de polvo).

La característica principal de esta tecnología es que el fluido del proceso de bombeo no está en contacto con las superficies de sellado y no se espera que lubrique el sello internamente como es el caso en la mayoría de los sistemas de sello mecánico convencionales. Este diseño permite que el sistema funcione realmente en seco, trabaje en lodos altamente abrasivos y resista grandes desalineaciones axiales y de rellamada.

Esta tecnología utiliza un campo estático de sellador inyectable y un flujo de aire separado internamente al sello. El sellador inyectable llena la cavidad interna del sello y se utiliza un refuerzo patentado impulsado por aire constante para mantener una compresión continua sobre el sellador. El LPS se mantiene las 24 horas del día, los 7 días de la semana, donde se ubica una reserva de sellador para alimentar el sello interno. Se producen pequeñas pérdidas de sellador y el reforzador con una varilla indicadora alimentará sellador nuevo. Las pérdidas son mínimas y no internas al fluido del proceso, lo que hace que este sistema sea aplicable a servicios de calidad alimentaria. El reemplazo del sellador en el tubo de alimentación se realiza fácilmente mientras la bomba está en funcionamiento.

La función de descarga de aire utiliza una pequeña cantidad de aire comprimido (aproximadamente 0,17 pies cúbicos estándar por minuto (scfm) a 8 libras por pulgada cuadrada (psig) para un eje de bomba de 2 pulgadas) o nitrógeno, que se inyecta en el sello para forme una burbuja de aire entre la parte posterior del sello (parte inferior de la cámara del sello) y la parte posterior del impulsor. La presión de inyección de aire suele ser un bar (14,7 libras por pulgada cuadrada (psi)) por encima de la presión de la cámara de sellado. En algunos casos de alto contenido de sólidos, es posible que se requiera un margen mayor debido al peso del fluido del proceso. El fluido del proceso no puede pasar la burbuja de aire y escaparse a la atmósfera. El sellador flexible presurizado mantiene la burbuja de aire pero también actúa como un respaldo disponible constante si se apaga la bomba o se corta el aire.

En esencia, la disposición completa del LPS actúa para mantener el flujo de aire a la presión requerida con un consumo mínimo de aire. Cuando se genera la burbuja de aire dentro del sello, hay una separación de fases completa entre el sello y el fluido de proceso. No hay contacto entre el proceso y los componentes de sellado. De esta manera, el sello sella constantemente para que pueda resistir el funcionamiento en seco, la succión cerrada y otros trastornos que dañarían permanentemente los sellos mecánicos convencionales. El sellador mantendrá su capacidad de sellado durante un período corto si se pierde aire o, en algunos casos, si el punto muerto supera la presión del flujo de aire.

En algunos casos aislados puede producirse una fuga, pero a diferencia de un cierre mecánico convencional, no se producen daños dobles y permanentes como ocurre con un cierre mecánico convencional. Con el sistema LPS, el sello se puede corregir mientras la bomba está en funcionamiento y volver a funcionar completamente. Con un sello convencional, la bomba normalmente se apagaría, se retiraría y se reemplazaría el sello, incurriendo así en los costos de una parada no planificada.

El sello LPS requiere enfriamiento externo del sellador en aplicaciones de bomba debido al calor por fricción generado por las velocidades típicas de la bomba (generalmente no se requiere en mezcladores y unidades de velocidad más lenta). Este enfriamiento se logra a través de una camisa de enfriamiento interna en el sello LPS. El líquido refrigerante no entra en contacto con el fluido de proceso.

Todo el sistema de aire para el sello LPS se mantiene a través de un panel de control de aire suministrado con cada sello. Sería similar en función como sistema de soporte de fluido de barrera para un Plan API 53 y doble sello, pero usando 100 por ciento de aire en lugar de un fluido de barrera y presión de aire. Sería más similar al Plan API 74 que se encuentra en sellos de gas dobles. Cada panel tiene un regulador de presión y una válvula de aguja que permite al usuario ajustar la presión y el caudal requeridos para las características específicas de la aplicación. El reforzador no consume aire, solo el flujo de aire, que se configurará según la presión de la caja y las condiciones del fluido de proceso.

Dado que es importante que la presión sobre el sellador flexible se mantenga ligeramente por encima de la presión del prensaestopas de la bomba, se debe considerar el cálculo de la presión del prensaestopas. Esto es diferente para distintos tipos de bombas. Algunos ejemplos son las Ecuaciones 1, 2 y 3, donde "P" representa la presión.

Dado que cada bomba y proceso tiene propiedades diferentes, y cada sello se adapta fácilmente a las características específicas, se suministra un panel de control con cada sello. Este panel de control, que cuenta con un regulador de presión y una válvula de aguja, permite al usuario ajustar la presión y el caudal requeridos para formar la burbuja.

Esto significa que el control total del sello, la presión del sellador y la presión del aire está en manos del usuario, que tiene "botones de volumen" para los ajustes preferidos.

La primera generación del LPS es un conjunto de cámara de sellador autónomo activo. En la disposición básica de LPS, la presión sobre el sellador flexible dentro del conjunto de sello se mantiene aproximadamente 1 bar (aproximadamente 15 psig) por encima de la presión del prensaestopas.

A diferencia de los métodos convencionales de sellado por compresión (empaquetado por compresión, inyección manual de sellador, etc.), un diseño de refuerzo patentado actúa como una fuente de compresión continua en línea. Mediante el uso del amplificador de presión, el LPS se mantiene las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y se debe reemplazar una reserva de sellador aproximadamente cada seis meses. La disposición del refuerzo se muestra en la Imagen 2.

Una planta procesadora de alimentos trajo material líquido crudo a granel a su planta desde tanques de retención externos. Allí se alimentaba a dos bombas ANSI 3196MTX, que alimentaban el líquido primero a través de filtros de cinco micrones para eliminar los sólidos y luego a grandes recipientes de cocción.

Las bombas utilizaron sellos mecánicos dobles con plan 53A, tanque presurizado con aceite sintético FDA para el fluido barrera líquido. El problema era constante y evidente: la cavitación se producía con regularidad y los fallos de los sellos eran constantes. Esta aplicación era muy sensible, lo que dificultaba dimensionar adecuadamente las líneas de alimentación correctas y lograr una buena altura de succión neta positiva (NPSH). Además, un filtro en la línea de descarga hizo que la aplicación fuera aún más compleja, provocando obstrucciones que provocaron el estancamiento de la bomba.

Había que hacer algo rápido, y ahí es donde entró en juego el LPS. Podía funcionar en seco y no se veía afectado por la cavitación, y en caso de una condición de punto muerto, habría pequeñas fugas, pero podrían corregirse de inmediato. sin interrumpir el funcionamiento de las bombas.

El resultado fue inmediato: cero fugas y cero desperdicios con mayor seguridad y tiempo de actividad. Las aplicaciones de bomba donde se instaló el sistema LPS funcionaban sin fugas.

Otro usuario de la bomba fabrica un material de silicio en polvo en un reactor a 400 F donde el material debe procesarse con un mezclador de entrada superior. Los problemas de fugas no se hicieron esperar con fallas constantes del doble sello mecánico líquido que se incorporaba al sistema. El material en sí era abrasivo y había un descentramiento constante en el fondo del eje del mezclador. Además, el fluido de barrera volvió a filtrarse al tanque, lo que provocó una contaminación constante del proceso.

Esta situación exigió un replanteamiento radical de cómo mejorar el sellado en esta aplicación, reduciendo y eliminando fugas. Los operadores sintieron que se requerían modificaciones al sello de tipo frontal existente, pero se instó encarecidamente a adoptar un enfoque diferente.

La respuesta fue instalar la tecnología de sellado LPS accionada por aire junto con un panel de control de nitrógeno que permitió a los operadores ejecutar el producto sin problemas por primera vez en su reactor. Además, mientras que antes el cliente necesitaba agua de refrigeración para lubricar y enfriar el sello doble y la falla del sello causaba contaminación interna del polvo de sílice, el LPS con su cámara de enfriamiento interna pudo disipar el calor y también eliminar el agua que cruzaba hacia el buque. El sistema ha estado funcionando continuamente sin problemas.

George Gregorowicz es gerente de la división de sellos en Pumping Solutions, Inc. Ha trabajado en la empresa desde 2009. Para obtener más información, visite pump96.com.