Criterios para la correcta selección de empaquetadura
Por Angelica Pajkovic, Teadit y Kristo Naude, McMillen
Cómo garantizar la confiabilidad
Las fallas en las bombas industriales generalmente ocurren debido a problemas en una de tres áreas principales: el sistema de sellado, el sistema de cojinetes o los componentes hidráulicos. En particular, los sistemas de sellado y empaque a menudo requieren mantenimiento y experimentan tiempos de inactividad debido a fugas o desgaste excesivo.
Si bien algunos problemas de sellado se pueden mitigar mediante un mantenimiento preventivo, otros desafíos de sellado ocurren inesperadamente y pueden comprometer gravemente la confiabilidad del proceso. Las consecuencias de una bomba averiada debido a empaquetaduras defectuosas o inutilizables pueden tener un impacto significativo tanto en la producción de una instalación como en el activo en sí.
Los ejes de bomba dañados y la instalación incorrecta son causas comunes de fallas en los sellos y empaquetaduras que pueden provocar fugas peligrosas, falta de cumplimiento de las regulaciones estándar e impactos económicos en la producción de una instalación. Por lo tanto, los operadores deben conocer los factores clave a considerar antes de seleccionar una solución de sellado para mitigar estos riesgos.
Criterios de selección
La elección del sello correcto implica considerar varios factores para que coincida con los requisitos específicos de la aplicación y el tipo de fluido que se maneja. Para determinar qué tipo de sello es mejor para una aplicación en particular, es importante considerar los siguientes criterios de selección. Cada factor influye en el rendimiento y la longevidad del sello, lo que guía a los ingenieros a la hora de tomar decisiones informadas.
Condiciones de funcionamiento
Es importante determinar la temperatura, la presión, la velocidad del eje y la gravedad específica del servicio, así como la forma en que varía de una industria a otra. Cada uno de estos factores puede influir en el rendimiento y la longevidad de los sellos de la bomba. Por ejemplo, los productos químicos corrosivos pueden requerir empaquetaduras hechas de materiales resistentes a la corrosión, mientras que las altas temperaturas pueden requerir sellos capaces de soportar la gradación térmica.
Compatibilidad de fluidos
Como muchos materiales son susceptibles a los medios con los que interactúan, garantizar la compatibilidad de fluidos es esencial al seleccionar un producto de sellado. El contacto con productos químicos específicos puede provocar la degradación del material o causar reacciones adversas, lo que puede provocar una falla prematura. Realizar una evaluación exhaustiva de las propiedades del fluido, como el pH, la viscosidad y la composición química, es esencial para elegir un material de sellado que ofrezca una compatibilidad óptima. Otros factores a considerar incluyen la corrosividad, la abrasividad, la toxicidad, la presión de vapor y el punto de ebullición.
Los fluidos abrasivos pueden acelerar el desgaste del sellado, mientras que los fluidos viscosos pueden requerir diseños de sellos especializados para evitar fugas. Para fluidos tóxicos o peligrosos, la contención y la prevención de fugas son primordiales, lo que requiere sellos con alta confiabilidad y tolerancias estrictas.
Compatibilidad del material de sellado
De manera similar a la compatibilidad de fluidos, es importante considerar cómo reaccionará un material al fluido al que está expuesto. Los materiales de sellado entrarán en contacto con el fluido del proceso y, por lo tanto, deben cumplir con los requisitos de servicio del medio. El servicio de agua potable requiere el uso de un material certificado por la National Sanitation Foundation (NSF)-61, mientras que otros servicios de consumo humano pueden requerir productos que cumplan con los códigos de clase VI de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) o la Farmacopea de los Estados Unidos (USP). Los materiales de sellado que no cumplan con estas estrictas pautas pueden comprometer la integridad del medio que se está procesando.
Material de sellado y expansión térmica
La fricción entre el material de empaque y el eje de la bomba genera calor durante el funcionamiento, lo que hace que el empaque se expanda térmicamente. Si el coeficiente de expansión térmica del empaque difiere sustancialmente del del acero de la bomba, puede iniciar un ciclo de temperaturas crecientes y tensiones internas. Esta disparidad puede provocar un mayor par del eje y el riesgo de quemar el empaque. Por el contrario, durante la fase de enfriamiento, la contracción del material puede reducir la tensión del prensaestopas, lo que puede aumentar las tasas de fuga. Este problema es particularmente notable con empaquetaduras de PTFE puro, que tienen un coeficiente de expansión térmica aproximadamente 12 veces mayor que el acero. Las investigaciones indican que el uso de empaquetaduras de PTFE diseñadas con rellenos que se alinean más estrechamente con los del acero, como el sulfato de bario y el grafito, es una forma muy eficaz de combatir este efecto.
Tolerancia a fugas
El nivel aceptable de fugas o emisiones fugitivas debe determinarse en función de las regulaciones de la industria, las consideraciones ambientales y los estándares de seguridad. Los sellos con mecanismos de control de fugas más estrictos, como sellos mecánicos o empaquetaduras de bajas emisiones, pueden ser necesarios para aplicaciones donde la fuga mínima es imperativa.
Los sellos también deben cumplir con los estándares y certificaciones pertinentes para soportar las demandas operativas y contribuir a un entorno de trabajo seguro. Se deben considerar factores como la resistencia al fuego, las propiedades antiexplosivas y el cumplimiento de las regulaciones ambientales.
Consideraciones sobre costos y ciclo de vida
Más allá de la instalación inicial, los costos de mantenimiento y ciclo de vida son consideraciones importantes en la selección de sellos. Los sellos que requieren un reemplazo frecuente o un mantenimiento extenso pueden generar tiempos de inactividad y mayores gastos operativos. Optar por sellos con intervalos de servicio más largos o aquellos que ofrecen un mantenimiento fácil puede contribuir a un ahorro general de costos durante la vida útil del sistema de bomba. También es importante considerar las posibilidades de modernización de la empaquetadura, la disponibilidad de soporte técnico, la garantía, el servicio posventa y la reputación del proveedor.
Tipo de bomba
La función prevista de la bomba tiene un impacto significativo en el tipo de bomba que se utiliza para cualquier aplicación. Por lo tanto, es importante considerar los requisitos específicos de cada tipo de bomba. Los tipos de bomba más comunes incluyen: rotodinámica, centrífuga, flujo axial, flujo mixto, émbolo/pistón, diafragma, engranaje y tornillo.
Esté atento a los errores.
Evitar los errores comunes en el sellado de bombas implica un análisis inicial exhaustivo durante la instalación y las inspecciones regulares pueden ayudar a mitigar los problemas potenciales antes de que se agraven.
Reflexiones finales
Las empaquetaduras confiables son componentes indispensables de las bombas industriales, que afectan su eficiencia, confiabilidad y rendimiento general. Al comprender los factores que influyen en la selección de empaquetaduras e implementar las mejores prácticas en mantenimiento y operación, las industrias pueden mitigar los riesgos asociados con fallas de sellos y optimizar la vida útil de sus sistemas de bombeo.
Referencias:
1. pumpsandsystems.com/sites/default/files/webinars/2017/0606/Seals101-GrundfosWebinar.pdf
2. skf.com/ca/en/products/industrial-seals/power-transmission-seals/radial-shaft-seals
3. PVP2011-57751, The Influence on the Stuffing Box of the Forces Generated by Packing Thermal Expansion]
