Os desafíos aos que se enfrontan as industrias de proceso mudaron aínda que seguen bombeando fluídos, algúns deles perigosos ou tóxicos. A seguridade e a fiabilidade seguen sendo de suma importancia. Non obstante, os operadores aumentan as velocidades, as presións, os caudais e mesmo a severidade das características do fluído (temperatura, concentración, viscosidade, etc.) mentres procesan moitas operacións por lotes. Para os operadores de refinerías de petróleo, instalacións de procesamento de gas e plantas petroquímicas e químicas, a seguridade significa controlar e previr a perda ou a exposición aos fluídos bombeados. A fiabilidade significa bombas que funcionan de forma eficiente e económica, con menos mantemento necesario.
Un selo mecánico deseñado axeitadamente garante ao operador da bomba un rendemento duradeiro, seguro e fiable cunha tecnoloxía probada. Entre múltiples equipos rotativos e unha infinidade de compoñentes, os selos mecánicos demostraron funcionar de forma fiable na maioría das condicións de funcionamento.
BOMBAS E XUNTOS: UN BO AXUSTE
É difícil crer que xa pasaron case 30 anos desde a promoción masiva da tecnoloxía de bombas sen selos na industria de procesos. A nova tecnoloxía promocionouse como a solución a todos os problemas e limitacións percibidas dos selos mecánicos. Algúns suxeriron que esta alternativa eliminaría por completo o uso de selos mecánicos.
Non obstante, pouco despois desta promoción, os usuarios finais decatáronse de que os selos mecánicos podían cumprir ou superar os requisitos lexislativos de fugas e contención. Ademais, os fabricantes de bombas apoiaron a tecnoloxía proporcionando cámaras de selado actualizadas para substituír as antigas "caixas de prensaestopas" de compresión.
As cámaras de selado actuais están deseñadas especificamente para selos mecánicos, o que permite unha tecnoloxía máis robusta nunha plataforma de cartuchos, facilita a instalación e crea un ambiente que permite que os selos funcionen ao máximo do seu potencial.
AVANCES NO DESEÑO
A mediados da década de 1980, as novas regulacións ambientais obrigaron á industria non só a ter en conta a contención e as emisións, senón tamén a fiabilidade dos equipos. O tempo medio entre reparacións (MTBR) para os selos mecánicos nunha planta química era de aproximadamente 12 meses. Hoxe, o MTBR medio é de 30 meses. Na actualidade, a industria petroleira, suxeita a algúns dos niveis de emisión máis estritos, ten un MTBR medio de máis de 60 meses.
Os selos mecánicos mantiveron a súa reputación demostrando a capacidade de cumprir e mesmo superar os requisitos da mellor tecnoloxía de control dispoñible (BACT). Ademais, fixérono mentres seguían sendo unha tecnoloxía económica e enerxeticamente eficiente dispoñible para cumprir as normativas de emisións e ambientais.
Os programas informáticos permiten modelar e prototipar os selos antes da súa fabricación para confirmar como manexarán condicións de funcionamento específicas antes de instalalos no campo. As capacidades de deseño de fabricación de selos e a tecnoloxía dos materiais das caras dos selos progresaron ata o punto de que se poden desenvolver para un axuste individual para unha aplicación de proceso.
Os programas e a tecnoloxía de modelado por ordenador actuais permiten o uso de programas de revisión de deseños en 3D, análise de elementos finitos (FEA), dinámica de fluídos computacional (CFD), análise de corpos ríxidos e diagnóstico por imaxes térmicas que non estaban dispoñibles no pasado ou eran demasiado caros para o seu uso frecuente cos primeiros deseños en 2D. Estes avances nas técnicas de modelado aumentaron a fiabilidade do deseño dos selos mecánicos.
Estes programas e tecnoloxías abriron o camiño ao deseño de selos de cartucho estándar con compoñentes moito máis robustos. Entre eles, a eliminación de resortes e xuntas tóricas dinámicas do fluído de proceso e a tecnoloxía de estator flexible converteuse no deseño preferido.
CAPACIDADE DE PROBAS DE DESEÑO PERSONALIZADO
A introdución de selos de cartucho estándar contribuíu significativamente a unha maior fiabilidade do sistema de selado debido á súa robustez e facilidade de instalación. Esta robustez permite unha maior gama de condicións de aplicación cun rendemento fiable.
Ademais, o deseño e a fabricación máis rápidos de sistemas de selado personalizados permitiron un "axuste fino" para os diferentes requisitos de funcionamento da bomba. A personalización pódese introducir mediante cambios no propio selo ou, máis facilmente, mediante compoñentes auxiliares do sistema, como un plano de tubaxes. A capacidade de controlar o ambiente do selo en diferentes condicións de funcionamento mediante un sistema de soporte ou planos de tubaxes é fundamental para o rendemento e a fiabilidade do selo.
Tamén se produciu unha progresión natural que foi o deseño de bombas máis personalizado, cun selo mecánico personalizado correspondente. Hoxe en día, un selo mecánico pódese deseñar e probar rapidamente para calquera tipo de condicións de proceso ou características da bomba. As caras do selo, os parámetros dimensionais da cámara do selo e o xeito en que o selo encaixa na cámara do selo pódense deseñar e fabricar para un axuste personalizado para unha ampla gama de aplicacións. A actualización de estándares como o estándar 682 do Instituto Americano do Petróleo (API) tamén impulsou unha maior fiabilidade dos selos mediante requisitos que validan o deseño, os materiais e a funcionalidade dos selos.
UN AXUSTE PERSONALIZADO
A industria dos selos loita diariamente contra a mercantilización da tecnoloxía dos selos. Demasiados compradores pensan que "un selo é un selo é un selo". As bombas estándar adoitan usar o mesmo selo básico. Non obstante, cando se instalan e se aplican a condicións de proceso específicas, adoita implementarse algún tipo de personalización no sistema de selado para obter a fiabilidade requirida nese conxunto específico de condicións de funcionamento e proceso químico.
Mesmo co mesmo deseño de cartucho estándar, existe unha ampla gama de posibilidades de personalización, desde a selección de compoñentes materiais ata o plano de tubaxes empregado. A orientación sobre a selección dos compoñentes do sistema de selado por parte do fabricante do selo é crucial para acadar o nivel de rendemento e fiabilidade xeral necesarios. Este tipo de personalización pode permitir que os selos mecánicos amplíen o uso normal ata 30 a 60 meses de MTBR en lugar de 24 meses.
Con esta estratexia, os usuarios finais poden estar seguros de recibir un sistema de selado deseñado para a súa aplicación, forma e función específicas. Esta capacidade proporciona ao usuario final o coñecemento necesario sobre o funcionamento da bomba antes da súa instalación. Non é necesario adiviñar como funciona a bomba ou se pode xestionar a aplicación.
DESEÑO FIABLE
Aínda que a maioría dos operadores de procesos realizan as mesmas funcións, as aplicacións non son as mesmas. Os procesos execútanse a diferentes velocidades, diferentes temperaturas e diferentes viscosidades, con diferentes procedementos operativos e diferentes configuracións de bombas.
Ao longo dos anos, a industria dos selos mecánicos introduciu innovacións significativas que diminuíron a sensibilidade dos selos a diferentes condicións de funcionamento e levaron a un aumento da fiabilidade. Isto significa que se un usuario final carece de instrumentación de monitorización para proporcionar avisos sobre vibracións, temperatura, rolamentos e cargas do motor, os selos actuais, na maioría dos casos, seguirán realizando as súas funcións principais.
CONCLUSIÓN
Mediante a enxeñaría de fiabilidade, as melloras nos materiais, o deseño asistido por ordenador e as técnicas de fabricación avanzadas, os selos mecánicos seguen demostrando o seu valor e fiabilidade. Malia os cambios no control de emisións e contención, e nos límites de seguridade e exposición, os selos mantivéronse á vangarda dos esixentes requisitos. Por iso, os selos mecánicos seguen sendo a opción preferida nas industrias de proceso.
Data de publicación: 30 de xuño de 2022