Para comprender as fugas dunha bomba centrífuga, é importante comprender primeiro o funcionamento básico dunha bomba centrífuga. A medida que o fluxo entra a través do ollo do impulsor da bomba e sobe polas paletas do impulsor, o fluído está a unha presión e unha velocidade máis baixas. Cando o fluxo pasa a través da voluta, a presión aumenta e a velocidade tamén. O fluxo sae entón a través da descarga, punto no que a presión é alta pero a velocidade diminúe. O fluxo que entra na bomba ten que saír da bomba. A bomba imparte altura (ou presión), o que significa que aumenta a enerxía do fluído da bomba.
Certas fallas nos compoñentes dunha bomba centrífuga, como o acoplamento, o sistema hidráulico, as xuntas estáticas e os rolamentos, provocarán a falla de todo o sistema, pero aproximadamente o sesenta e nove por cento de todas as fallas das bombas débense ao mal funcionamento do dispositivo de selado.
A NECESIDADE DE SELLOS MECÁNICOS
Un selo mecánicoé un dispositivo que se emprega para controlar as fugas entre un eixe rotatorio e un recipiente cheo de líquido ou gas. A súa principal responsabilidade é controlar as fugas. Todos os selos teñen fugas; teñen que facelo para manter unha película de fluído sobre toda a cara do selo mecánico. A fuga que sae polo lado atmosférico é bastante baixa; a fuga nun hidrocarburo, por exemplo, mídese cun medidor de COV en partes/millón.
Antes de que se desenvolvesen os selos mecánicos, os enxeñeiros adoitaban selar unha bomba con empaquetadura mecánica. A empaquetadura mecánica, un material fibroso normalmente impregnado cun lubricante como o grafito, cortábase en seccións e rechábase no que se chamaba unha "caixa de prensaestopas". Despois engadíase unha prensaestopas na parte traseira para rechácalle todo. Dado que a empaquetadura está en contacto directo co eixe, require lubricación, pero aínda así restará potencia.
Normalmente, un "anel de lanterna" permite aplicar auga de enxague á empaquetadura. Esa auga, necesaria para lubricar e arrefriar o eixe, filtrarase ao proceso ou á atmosfera. Dependendo da súa aplicación, pode que precise:
- Dirixa a auga de descarga lonxe do proceso para evitar a contaminación.
- evitar que a auga da descarga se acumule no chan (pulverización excesiva), o que é unha preocupación tanto da OSHA como da limpeza.
- protexer a caixa de rolamentos da auga de inxección, que pode contaminar o aceite e, finalmente, provocar unha falla no rolamento.
Como con todas as bombas, convén probalas para descubrir os custos anuais que require o seu funcionamento. Unha bomba de empaquetado pode ser accesible de instalar e manter, pero se calculas cantos galóns de auga consume por minuto ou por ano, pode que te sorprenda o custo. Unha bomba de selo mecánico podería aforrarche moitos custos anuais.
Dada a xeometría xeral dun selo mecánico, en calquera lugar onde haxa unha xunta ou unha xunta tórica, existe un posible punto de fuga:
- Unha xunta tórica (ou xunta) dinámica erosionada, desgastada ou desgastada a medida que se move o selo mecánico.
- Suciedade ou contaminación entre os selos mecánicos.
- Unha operación fóra de deseño dentro dos selos mecánicos.
OS CINCO TIPOS DE FALLAS DOS DISPOSITIVOS DE SELADO
Se a bomba centrífuga presenta unha fuga incontrolada, debes comprobar exhaustivamente todas as posibles causas para determinar se necesitas reparacións ou unha nova instalación.
1. Fallos operativos
Descoidar o punto de mellor eficiencia: Estás a operar a bomba no punto de mellor eficiencia (BEP) nunha curva de rendemento? Cada bomba está deseñada cun punto de eficiencia específico. Cando operas a bomba fóra desa rexión, creas problemas co fluxo que provocan que o sistema falle.
Altura de succión positiva neta (NPSH) insuficiente: se non tes suficiente altura de succión para a túa bomba, o conxunto rotatorio pode volverse inestable, causar cavitación e provocar unha falla do selo.
Operando sen cabeza:Se axustas a válvula de control demasiado baixa para estrangular a bomba, podes obstruír o fluxo. Un fluxo obstruído provoca recirculación dentro da bomba, o que xera calor e promove unha falla do selo.
Funcionamento en seco e ventilación incorrecta do selo: unha bomba vertical é a máis susceptible xa que o selo mecánico está situado na parte superior. Se tes unha ventilación incorrecta, o aire pode quedar atrapado arredor do selo e non poderá evacuar a caixa de prensaestopas. O selo mecánico fallará pronto se a bomba continúa funcionando nesta condición.
Marxe de vapor baixa:Trátase de fluídos intermitentes; os hidrocarburos quentes inflamaranse unha vez expostos ás condicións atmosféricas. A medida que a película de fluído pasa polo selo mecánico, pode inflamarse no lado atmosférico e provocar unha avaría. Esta avaría adoita ocorrer nos sistemas de alimentación de caldeiras: auga quente a 122-138 °C inflama coa caída de presión nas caras do selo.
2. Fallos mecánicos
A desalineación do eixe, o desequilibrio do acoplamento e o desequilibrio do impulsor poden contribuír a fallos do selo mecánico. Ademais, despois de instalar a bomba, se tes tubaxes desalineadas e aparafusadas, someterás a bomba a moita tensión. Tamén debes evitar unha base incorrecta: ¿Está segura a base? ¿Está correctamente rejuntada? ¿Tes o pé brando? ¿Está aparafusada correctamente? E, por último, comproba os rodamentos. Se a tolerancia dos rodamentos se desgasta, os eixes moveranse e provocarán vibracións na bomba.
3. Fallos dos compoñentes do selo
Tes un bo par tribolóxico (o estudo da fricción)? Escolleches as combinacións de caras correctas? Que pasa coa calidade do material da cara do selo? Os teus materiais son axeitados para a túa aplicación específica? Seleccionaches os selos secundarios axeitados, como xuntas e aneis tóricos, que estean preparados para ataques químicos e térmicos? Os teus resortes non deben estar obstruídos nin os teus fuelles corroídos. Por último, ten coidado coas distorsións da cara por presión ou calor, xa que un selo mecánico baixo unha gran presión en realidade arquearase e o perfil sesgado pode causar unha fuga.
4. Fallos no deseño do sistema
Necesitas un arranxo de purga de selos axeitado, xunto cunha refrixeración suficiente. Os sistemas duplos teñen fluídos de barreira; o depósito de selo auxiliar debe estar no lugar correcto, coa instrumentación e as tubaxes correctas. Debes ter en conta a lonxitude da tubaxe recta na succión: algúns sistemas de bomba máis antigos que a miúdo viñan como un patín empaquetado inclúen un cóbado de 90º na succión xusto antes de que o fluxo entre no ollo do impulsor. O cóbado provoca un fluxo turbulento que crea inestabilidades no conxunto rotatorio. Todas as tubaxes de succión/descarga e derivación tamén deben deseñarse correctamente, especialmente se algunhas tubaxes foron reparadas nalgún momento ao longo dos anos.
5. Todo o demais
Outros factores diversos só explican arredor do 8 % de todas as avarías. Por exemplo, ás veces requírense sistemas auxiliares para proporcionar un ambiente operativo aceptable para un selo mecánico. Para facer referencia aos sistemas duplos, necesítase un fluído auxiliar que actúe como unha barreira que impida que a contaminación ou o fluído de proceso se derrame no medio ambiente. Non obstante, para a maioría dos usuarios, abordar unha das catro primeiras categorías suporá a solución que necesitan.
CONCLUSIÓN
Os selos mecánicos son un factor importante na fiabilidade dos equipos rotatorios. Son responsables das fugas e as avarías do sistema, pero tamén indican problemas que acabarían causando danos graves no futuro. A fiabilidade dos selos vese moi afectada polo deseño dos selos e polo ambiente operativo.
Data de publicación: 26 de xuño de 2023