¿Qué es el anillo de bombeo?

¿Qué es el anillo de bombeo?

Los anillos de bombeo son componentes de los sellos mecánicos que ayudan a hacer circular el fluido entre las caras del sello. Un sello mecánico evita fugas creando un sello entre un eje giratorio y una carcasa estacionaria. El anillo de bombeo crea una acción de bombeo que hace circular el fluido a través de las caras del sello, proporcionando lubricación y enfriamiento.

¿Cómo funcionan los anillos de bombeo?

El anillo de bombeo tiene ranuras en ángulo en su superficie que actúan como pequeñas bombas. A medida que el eje gira, estas ranuras bombean fluido desde el exterior hacia las caras del sello. Luego, el fluido fluye a través de las caras del sello, lubricándolas y enfriándolas.

¿Cuál es el propósito del anillo de bombeo?

El propósito principal de un anillo de bombeo es crear un flujo giratorio de fluido de barrera de circuito cerrado entre los sellos interno y externo en un cartucho de sello doble. Esta circulación ayuda a:

1. Enfríe los sellos mecánicos transfiriendo calor lejos de las caras del sello.
2. Lubrique las caras del sello para reducir el desgaste y la fricción.
3. Mantenga una presión más alta en la cámara del sello que la del fluido del proceso, evitando la contaminación y extendiendo la vida útil del sello.
4. Proporcionar un medio para hacer circular el fluido barrera sin la necesidad de un depósito externo o un sistema de bombeo.

Tipos de anillos de bombeo

Hay tres tipos principales de anillos de bombeo utilizados en sellos mecánicos:

Impulsores de flujo radial mediante paletas perforadas.

Los impulsores de flujo radial con paletas perforadas son uno de los tipos más comunes de anillos de bombeo. Consisten en una serie de paletas radiales u orificios perforados en el impulsor, que crean un diferencial de presión a medida que gira el impulsor. Este diferencial de presión impulsa el fluido barrera desde la región de alta presión cerca del diámetro exterior del impulsor a la región de baja presión cerca del diámetro interior, creando una circulación de circuito cerrado.

Los impulsores de flujo radial con paletas perforadas son relativamente simples de fabricar y pueden proporcionar buenos caudales y características de carga de presión, lo que los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones.

Flujo radial mediante ranuras.

Los anillos de bombeo de flujo radial que utilizan ranuras funcionan según un principio similar a los de paletas perforadas, pero cuentan con una serie de ranuras o ranuras radiales mecanizadas en el impulsor en lugar de orificios. A medida que el impulsor gira, las ranuras crean un diferencial de presión que impulsa el fluido de barrera desde el diámetro exterior al diámetro interior, creando una circulación de circuito cerrado.

Los anillos de bombeo de flujo radial ranurados pueden ofrecer características de flujo mejoradas en comparación con los diseños de paletas perforadas, ya que las ranuras proporcionan una trayectoria de flujo más continua y reducen la separación del flujo y la turbulencia. Sin embargo, pueden ser más complejos de fabricar y no ser adecuados para todas las aplicaciones.

Flujo axial mediante ranuras en espiral.

Los anillos de bombeo de flujo axial que utilizan ranuras en espiral están diseñados para crear una trayectoria de flujo helicoidal para el fluido de barrera a medida que gira el impulsor. Las ranuras en espiral están mecanizadas en la cara del impulsor y, a medida que el impulsor gira, el fluido barrera es empujado a lo largo de las ranuras desde el diámetro exterior al diámetro interior, creando una circulación de circuito cerrado.

Los anillos de bombeo de flujo axial con ranuras en espiral pueden proporcionar excelentes caudales y características de carga de presión, particularmente a altas velocidades de rotación. A menudo se utilizan en aplicaciones donde se requieren altos caudales y bajas caídas de presión, como en turbomaquinarias y compresores de alta velocidad.

Sin embargo, los anillos de bombeo de flujo axial pueden ser más complejos de diseñar y fabricar que los diseños de flujo radial, y su rendimiento puede ser más sensible a los cambios en las condiciones operativas y las propiedades del fluido.

Aplicaciones de los anillos de bombeo

PLAN API 23

API PLAN 23 cubre los requisitos para los anillos de bombeo utilizados en sellos mecánicos para bombas centrífugas. Especifica los materiales, dimensiones y tolerancias de fabricación de los anillos de bombeo. El plan es aplicable a los anillos de bombeo utilizados en diversas industrias, incluidas las de petróleo y gas, química y generación de energía.

PLAN API 52

API PLAN 52 proporciona pautas para el diseño y prueba de sellos mecánicos utilizados en bombas centrífugas y rotativas. Abarca los requisitos para los anillos de bombeo, incluidos los materiales, las dimensiones y los procedimientos de prueba. El plan se utiliza ampliamente en la industria del petróleo y el gas.

PLAN API 53

API PLAN 53 es un estándar para el diseño y prueba de sellos mecánicos utilizados en bombas alternativas. Especifica los requisitos para los anillos de bombeo, incluidos materiales, dimensiones y métodos de prueba. Este plan se utiliza comúnmente en la industria del petróleo y el gas para bombas alternativas.

Rendimiento del anillo de bombeo

Requisitos de caudal

Una de las consideraciones principales en el rendimiento del anillo de bombeo es el caudal requerido del fluido barrera. El caudal debe ser suficiente para mantener una película de fluido estable entre las caras del sello, eliminar el calor generado por la fricción y evitar el ingreso de fluidos del proceso.

Curvas de rendimiento del anillo de bombeo

El rendimiento del anillo de bombeo normalmente se caracteriza por curvas de rendimiento que trazan el caudal frente a la altura de presión generada por el anillo de bombeo a varias velocidades de rotación.

Curvas del sistema de tuberías

La curva del sistema de tuberías representa la caída de presión en las tuberías, accesorios y otros componentes del circuito de circulación. La intersección de la curva de rendimiento del anillo de bombeo y la curva del sistema de tuberías determina la tasa de circulación real del fluido barrera en el sistema.

Factores que afectan el rendimiento del anillo de bombeo

Varios factores pueden influir en el rendimiento de los anillos de bombeo en aplicaciones de sellos mecánicos.

Diámetro y velocidad

Los diámetros más grandes y las velocidades de rotación más altas generalmente dan como resultado una mayor capacidad de caudal y altura de presión.

Autorizaciones y portabilidad

Las holguras entre el anillo de bombeo y los componentes estacionarios, así como el tamaño y la ubicación de los puertos de entrada y salida, afectan significativamente el rendimiento del anillo de bombeo. Holguras más pequeñas pueden aumentar la carga de presión generada por el anillo de bombeo, pero también pueden provocar mayores pérdidas por fricción y generación de calor.

Propiedades de los fluidos

Las propiedades del fluido barrera, como la viscosidad, la densidad y la compresibilidad, desempeñan un papel crucial en el rendimiento del anillo de bombeo. Los fluidos de mayor viscosidad pueden requerir espacios libres y puertos más grandes para mantener tasas de flujo adecuadas, mientras que los fluidos de menor viscosidad pueden permitir espacios libres más pequeños y capacidades mejoradas de generación de presión. También se debe considerar la compatibilidad del fluido barrera con los materiales del sello y el fluido del proceso para garantizar un funcionamiento confiable a largo plazo.