¿Cuál es la diferencia entre el fluido tampón y el fluido barrera?

El fluido amortiguador y el fluido barrera son dos componentes críticos utilizados en los sellos mecánicos, pero muchas personas no comprenden las diferencias clave entre ellos.

El uso del tipo incorrecto de fluido puede provocar fallas en el sello, menor rendimiento y tiempos de inactividad costosos.

En esta publicación, desglosaremos exactamente qué son los fluidos de amortiguación y los fluidos de barrera, destacaremos sus diferencias clave en áreas como la presión y la aplicación, cubriremos los distintos tipos de fluidos utilizados y explicaremos las propiedades esenciales a tener en cuenta al seleccionar uno.

¿Qué es el líquido tampón?

El fluido tampón es un líquido utilizado en sistemas duales. sellos mecánicos para proporcionar lubricación y refrigeración a las superficies de sellado. En una disposición de sello doble, el fluido amortiguador se mantiene a una presión inferior a la del fluido de proceso pero superior a la presión atmosférica. Este fluido actúa como una barrera entre el fluido de proceso y la atmósfera, evitando fugas de fluido de proceso al medio ambiente.

¿Qué es un fluido barrera?

Los fluidos de barrera se utilizan en forma individual o sellos mecánicos dobles para proporcionar una separación completa entre el fluido de proceso y la atmósfera. El fluido de barrera se mantiene a una presión más alta que el fluido de proceso, lo que crea un flujo positivo hacia el cámara de selladoEsta presión positiva garantiza que cualquier fuga que se produzca será del fluido de barrera hacia el proceso, en lugar de que el fluido del proceso escape al medio ambiente.

Diferencias clave entre los fluidos tampón y los fluidos de barrera

Presión

La presión del fluido de amortiguación se mantiene normalmente a un nivel ligeramente superior a la presión de la cámara de sellado. Esta diferencia de presión positiva evita que el fluido de proceso entre en el sistema de fluido de amortiguación.

La presión del fluido de barrera se mantiene significativamente más alta que la presión de la cámara de sellado, a menudo entre 1,4 y 2,8 bar (20 y 40 psi) más. La alta presión del fluido de barrera proporciona una barrera física que aísla completamente el fluido de proceso de la atmósfera.

Objetivo

Los fluidos amortiguadores sirven para proporcionar lubricación y refrigeración a las caras del sello mecánico, lo que prolonga la vida útil y la confiabilidad del sello. También evitan la cristalización o la coquización del fluido de proceso en las caras del sello.

Los fluidos de barrera van un paso más allá al aislar completamente el fluido de proceso del entorno. El fluido de barrera crea un sello líquido que evita cualquier contacto entre el fluido de proceso y la atmósfera.

Solicitud

Los sistemas de fluido amortiguador se utilizan comúnmente en aplicaciones en las que se pueden tolerar cantidades moderadas de fugas de fluido de proceso a través de las caras del sello. Son adecuados para fluidos de proceso no peligrosos y en situaciones en las que se permiten algunas emisiones del sello.

Los sistemas de fluidos de barrera se utilizan en industrias como la del petróleo y el gas, la petroquímica, la farmacéutica y otras que manejan productos químicos agresivos que a menudo requieren el uso de fluidos de barrera para garantizar la máxima seguridad y el cumplimiento normativo.

Fuga

En un sistema de fluido amortiguador, se espera que haya una pequeña cantidad de fugas en las superficies de sellado y se controla. La fuga de fluido amortiguador en el proceso se compensa con una corriente de reposición proveniente de un depósito externo.

El sistema de fluido de barrera está diseñado para eliminar las fugas de fluido de proceso a la atmósfera. La alta presión del fluido de barrera hace que cualquier fuga se produzca desde el fluido de barrera hacia el proceso, en lugar de que ocurra lo contrario. Esto garantiza la contención de fluidos peligrosos.

Tipos de fluidos tampón y barrera

Agua

El agua es la opción más sencilla y económica para aplicaciones no corrosivas con requisitos de temperatura moderados. Ofrece buenas propiedades de transferencia de calor, pero puede resultar en cara de foca corrosión en algunos casos.

Soluciones de glicol

Los fluidos a base de glicol, como etilenglicol o propilenglicol mezclados con agua, brindan una mejor protección contra la corrosión y un rango de temperatura de funcionamiento extendido en comparación con el agua simple.

Combustibles queroseno y diésel

En la industria de procesamiento de hidrocarburos, se pueden utilizar hidrocarburos ligeros como el queroseno o el diésel. Estos ofrecen una buena compatibilidad con el fluido de proceso, pero pueden plantear problemas de inflamabilidad.

Alcoholes

Los alcoholes de bajo peso molecular, como el etanol o el metanol, se pueden utilizar en servicios de baja temperatura. Estos ofrecen buena resistencia a la inflamabilidad y transferencia de calor, pero pueden tener problemas de compatibilidad con ciertos materiales de sellado.

Aceites derivados del petróleo

Los aceites minerales se utilizan habitualmente por su excelente lubricidad y compatibilidad con muchos materiales de sellado elastoméricos. Son adecuados para un amplio rango de temperaturas de funcionamiento.

Aceites sintéticos

Para aplicaciones de alta temperatura o para mejorar la estabilidad oxidativa, se utilizan lubricantes sintéticos como polialfaolefinas (PAO), poliglicoles o perfluoropoliéteres (PFPE).

Fluidos de transferencia de calor

En servicios de alta temperatura, pueden ser necesarios fluidos de transferencia de calor, como compuestos aromáticos o fluidos a base de silicona, para proporcionar un enfriamiento eficiente y disipación del calor de las caras del sello.

Propiedades de los fluidos tampón y de barrera

• Seguridad: El fluido no debe ser tóxico ni peligroso para minimizar los riesgos para el personal y el medio ambiente en caso de fuga o derrame. Debe tener un punto de inflamación y una temperatura de autoignición elevados.
• No inflamabilidad:Para aplicaciones que involucran fluidos de proceso inflamables o altas temperaturas, el fluido de protección/barrera debe ser no inflamable para evitar incendios o explosiones. En estos casos, se prefieren los fluidos con puntos de inflamación altos, como ciertos aceites sintéticos.
• Lubricidad:El fluido debe proporcionar una lubricación adecuada a las caras del sello mecánico para evitar desgaste excesivo, fricción y generación de calor.
• Transferencia de calor:En algunas aplicaciones, el fluido de barrera/protección actúa como medio de transferencia de calor para disipar el calor de las caras del sello. El fluido debe tener una capacidad calorífica específica y una conductividad térmica altas para eliminar eficazmente el calor y evitar daños térmicos en los sellos.
• Compatibilidad:El fluido debe ser compatible con los materiales del sello mecánico, el fluido del proceso y otros componentes del sistema para evitar la degradación, la corrosión o reacciones químicas adversas.
• Estabilidad:El fluido de protección/barrera debe mantener sus propiedades en un amplio rango de temperaturas y presiones de operación. Debe resistir la degradación, la oxidación y la formación de lodos para garantizar un rendimiento a largo plazo y minimizar la necesidad de reemplazo frecuente del fluido.
• Baja solubilidad en gases:En sistemas que manejan gases o líquidos volátiles, el fluido amortiguador/barrera debe tener baja solubilidad en gas para evitar la formación de burbujas o espuma, que pueden alterar la interfaz de sellado y provocar fugas.
• Gravedad específica:La gravedad específica del fluido debe ser compatible con el diseño del sistema de tuberías y la diferencia de presión requerida en el sello mecánico. En algunos casos, puede ser necesario un fluido con una gravedad específica más alta para proporcionar la carga de presión necesaria.
• RentabilidadAdemás de cumplir con los requisitos de rendimiento necesarios, el fluido de barrera/amortiguador también debe ser rentable en términos de precio inicial, tasa de consumo y costos de mantenimiento.

Planos de tuberías para sistemas de fluidos de barrera y tampón

• Plano 52:Este plan utiliza un depósito externo para proporcionar fluido amortiguador a la cavidad del sello. El depósito se mantiene a una presión inferior a la presión del proceso, lo que permite que las fugas fluyan de regreso al depósito. Se puede utilizar un serpentín de enfriamiento o un intercambiador de calor para controlar la temperatura del fluido.
• Plano 53A:En este plan, se suministra un fluido de barrera presurizado a la cavidad del sello desde un depósito externo. La presión del fluido de barrera se mantiene más alta que la presión del proceso para evitar que el fluido del proceso ingrese a la cavidad del sello. Se utiliza un anillo de bombeo o un dispositivo de circulación para hacer circular el fluido de barrera.
• Plano 53B:Similar al Plan 53A, este plan utiliza un fluido de barrera presurizado pero con un acumulador de vejiga en lugar de un depósito externo. El acumulador mantiene la presión del fluido de barrera y compensa la expansión o contracción térmica.
• Plano 53C:Este plan es una variación del plan 53A que incorpora un acumulador de pistón en lugar de un acumulador de vejiga. El acumulador de pistón proporciona un diferencial de presión positivo y ayuda a mantener una presión constante del fluido de barrera.
• Plano 54:Este plan utiliza una fuente externa para proporcionar un fluido de barrera presurizado a la cavidad del sello. El fluido de barrera se mantiene a una presión superior a la presión del proceso y circula continuamente a través de la cavidad del sello mediante un anillo de bombeo o un dispositivo de circulación. Se puede incluir un intercambiador de calor para controlar la temperatura.