Sellos dobles, configuraciones especiales y planes API de refrigeración.

Para aplicaciones que requieren alta exigencia o seguridad existen sellos mecánicos de configuración doble. Aquí recorremos las distintas alternativas y sus características. Además de información sobre los denominados planes api (american petroleum institute) más utilizados, de forma tal de utilizar distintos recursos a fin de maximizar la vida útil del sistema de sellado, protegiendo la salud de los operarios y el medioambiente.

TE RECOMENDAMOS LEER LA 1° PARTE: Sellos Mecánicos – Especificaciones 1

Sellos dobles.

Los sellos que hemos visto en la primer parte de esta nota, no pueden ser utilizados en productos que presentan algunas las siguientes características:

• Alta viscosidad
• Alto contenido de sólidos
• Peligrosos o explosivos
• Químicamente agresivos
• Cuya presión de vapor es cercana a la de operación

Para estos casos, necesitamos utilizar sellos mecánicos en arreglos dobles.

 

Sello Doble: Back-to-back.

Esta configuración se recomienda para aquellos procesos críticos donde no se permite emisión alguna del fluido de proceso, ya sea por ser altamente tóxico, letal, gaseoso o muy abrasivo.

La configuración back-to-back, que recibe su nombre dado que ambos sellos se encuentran literalmente espalda-con-espalda, permite crear una barrera de líquido auxiliar y presurizado, que no daña el medio ambiente o atmósfera en caso de pérdidas.

La lubricación de las caras de ambos sellos la realiza el líquido auxiliar o barrera, el cual debe ser compatible con el producto a bombear.

El líquido auxiliar debe tener una presión de al menos 1 bar por encima de la presión del fluido de proceso. De esta manera se evita que se abran las caras de ambos sellos y también se evita que ante pérdidas en alguno de los dos sellos, el fluido de proceso se escape a la atmósfera.

 

Sello Doble: Tándem.

En esta configuración ambos sellos llevan la misma orientación. Normalmente el líquido auxiliar se encuentra a menor presión que el fluido de proceso.

Este sello brinda una performance equivalente al backto-back pero evita el costo de presurizar el circuito del líquido auxiliar. El líquido de proceso no se transfiere a la atmósfera en caso de pérdidas, sino que es contenido dentro del circuito del líquido auxiliar. En funcionamiento normal, ambos sellos se lubrican y enfrían correctamente.

Sin embargo, el Tándem no es apropiado para sellar fluidos tóxicos, abrasivos o muy viscosos. En estos casos hay que utilizar inevitablemente los cierres de configuración back-to-back.

El sello tándem se utiliza con frecuencia en petroquímicas y refinerías, donde encontramos bombas centrífugas dando servicio a fluidos con alta presión de vapor y bajo peso específico.

*Sello cartucho doble en Tándem, con termocupla de medición de temperatura bajo norma ATEX para productos altamente explosivos.

 

Sello Doble: Face-to-Face.

En el sello face-to-face, encontramos una única pista estacionaria central y dos pistas rotativas opuestas.

Esta configuración permite líquidos auxiliares presurizados como no-presurizados (a presión atmosférica).

Aunque esta configuración se utilice menos que las dos anteriores, presenta algunas características interesantes: reducido tamaño y ambos resortes fuera de contacto con el fluido de proceso.

Planes API.

La American Petroleum Institute (API) es la principal asociación comercial de Estados Unidos. Nuclea 400 corporaciones de la industria del petróleo y gas.

Además de sus funciones de representación y negociación, la API dicta normas de aplicación y seguimiento mundial. Normas referidas a precisiones, tolerancias, materiales, etc. Por ejemplo, las API 610 norman bombas centrífugas, las API 675 norman las bombas de desplazamiento positivo, etc. Los sellos mecánicos están normados en las API 682.

Es muy importante para la eficiencia y durabilidad del sello mecánico que las caras del mismo se encuentren lubricadas, limpias y trabajando dentro de los rangos de temperatura de diseño. Un correcto sistema de enfriamiento y/o limpieza debe implementarse en la mayoría de las aplicaciones industriales. Estos sistemas reciben el nombre de Planes API, y se enumeran en base a la configuración y servicio requerido.

Más específicamente, es el estándar API 682 quién define cada uno de los “planes API”, enumerándolos de forma tal de identificarlos unívocamente. Al final de esta Nota se adjunta una tabla con los planes API más utilizados para sellos mecánicos.

Fluidos limpios, no peligrosos, ni inflamables. Ej.: Agua, aceite vegetal, glicol. Para este tipo de fluido se recomienda un API Plan 11 o API Plan 01, el fin es disipar el calor generado por las caras del sello, así como para ventear la caja prensa. Para caja presas cónicas utilizamos el plan API 02.

Fluidos que cristalizan en contacto con la atmósfera. Ej.: sulfatos, fosfatos, soluciones salinas o alcalinas. Aquí recomendamos un sello simple combinado con un plan API 11 o 01 para disipar calor de las caras del sello y ventear la caja prensa. Si la cristalización es importante y debemos prevenir el bloqueo de la pista estacionaria, recomendamos en cambio un plan API 62: limpieza del sello desde el lado atmósfera ya sea con buen caudal de agua limpia o vapor a baja presión (0.3 Bar). En este caso se requiere sellado adicional, mediante un retén o arandela teflonada para evitar pérdidas de esta agua o vapor hacia la atmósfera.

Ácidos. Para sellar ácidos podemos utilizar un sello externo tomando siempre la precaución de agregar cierta protección física, previniendo posibles regaderas de fluido. Otra alternativa es optar por un sello simple interno, con plan API 11 o 62

Altas temperaturas. Ej.: hidrocarburos pesados, aceites diatérmicos. En este tipo de aplicaciones encontramos temperaturas superiores a 200 grados y hasta los 400 grados centígrados, usualmente en refinerías. Aquí se torna importante conocer la temperatura efectiva en la caja prensa y zona de trabajo del sello (según ATEX). Los materiales del sello y su configuración dependerán de la temperatura efectiva.

En general, recomendamos un sello simple, interno, con plan API 02.

Un plan API 62 adicional con agua o vapor a baja presión (0.3 bar máx.) logra remover con eficiencia los cristales depositados y previene un bloqueo de la cara estacionaria.

Soluciones acuosas con tendencia a la solidificación o sedimentación. Ej.: Lima, pulpa de papel, barro. Se recomienda un sello simple, interno, con un plan API 32, que provea desde el exterior, un líquido limpio, compatible con el producto, para una buena lubricación y enfriamiento de las caras del sello.

Una alternativa válida en caso de un bajo porcentaje de partículas sólidas es un plan API 02/62 en una caja prensa cónica.

Fluidos tóxicos, venenosos o altamente viscosos. Ej.: barnices, tintas, pegamentos. Aquí conviene utilizar configuraciones back-to-back con un plan API 53 presurizado. La lubricación de las caras de los sellos la provee el líquido auxiliar. Elementos adicionales como indicadores de nivel instalados en el circuito de presurización detectan eventuales pérdidas en el sellado.

Fluidos abrasivos. Ej.: agua con arena, barros. Podríamos utilizar una configuración doble con un plan API 54 presurizado, enviando un líquido limpio externo hacia el sello doble. Algo menos utilizado pero de buen rendimiento es utilizar un sello simple, interno, con plan API 31, donde el producto bombeado se toma de la descarga, se pasa por un separador centrífugo y luego se inyecta sobre la caja prensa.

Inflamables. Ej.: hidrocarburos, solventes. Recomendamos un sello doble en configuración tándem, con un plan API 52 sin presurizar. Un reservorio externo, con indicador de nivel, provee suficiente líquido auxiliar para refrigerar ambos sellos y evitar emisiones a la atmósfera en caso de pérdidas.

Agua caliente. Ej.: recuperación de condensado, alimentación de calderas.

Esta aplicación es más compleja de lo que parece a simple vista. La viscosidad del agua disminuye sustancialmente a altas temperaturas y se convierte en muy mal producto para lubricar las caras del sello mecánico. Por encima de los 90 grados, la película de agua entre las caras del sello es tan reducida, que podemos esperar una rápida degradación del sello.

Recomendamos entonces un sello simple, interno, con plan API 23.

Básicamente el agua caliente sigue un circuito cerrado, pasando a través de un intercambiador de calor y es re inyectado sobre las caras de sello. Todo con la ayuda de una bomba de agua adecuada. Con el correcto dimensionamiento del sistema de enfriamiento, se logra que el sello trabaje en temperaturas menores a 90 grados, asegurándonos una buena performance del sello.

UNA SOLUCIÓN PARA CADA SITUACIÓN

Con la información brindada se cubren la mayor parte de las aplicaciones habituales, muchas veces dada la complejidad es necesario, como vimos, la combinación de planes API, distintos recursos para asegurar la mayor vida útil y un sellado adecuado. Fuente guiadebombas.com

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