¿Cuál es la tasa de descarga de los sellos mecánicos?

En la industria de la maquinaria, los sellos mecánicos son componentes críticos que evitan fugas y garantizan el funcionamiento eficiente de los equipos rotativos. Un aspecto clave para mantener la integridad y el rendimiento de estos sellos es la tasa de descarga, que se refiere al flujo de fluido utilizado para enfriar, lubricar y limpiar las superficies de sellado.

Determinar la tasa de descarga óptima es un acto de equilibrio delicado que requiere una consideración cuidadosa de varios factores y posibles consecuencias. En esta publicación del blog, se analizarán en profundidad las complejidades de las tasas de descarga, los riesgos asociados con un flujo insuficiente o excesivo, las pautas generales y los factores que influyen en la tasa ideal, así como los métodos para determinar la tasa de descarga adecuada y el papel de los planes de descarga de sellos API.

¿Qué es una tasa de descarga?

En el contexto de los sellos mecánicos, la tasa de descarga se refiere al volumen de fluido introducido en la cámara de sellado por unidad de tiempo. Este fluido, conocido como fluido de descarga o fluido de barrera, sirve para lubricar, enfriar y limpiar las caras del sello. Mantener una tasa de descarga óptima es fundamental para el correcto funcionamiento y la longevidad de los sellos mecánicos.

El fluido de lavado se introduce normalmente a través de un puerto en la placa de casquillos o la cámara del sello. Luego, el fluido fluye por las caras del sello antes de salir por otro puerto o drenaje. El caudal del fluido de lavado se regula cuidadosamente para garantizar que realice eficazmente sus funciones previstas sin causar efectos adversos en el rendimiento del sello.

Consecuencias de tasas de descarga insuficientes

Calentamiento excesivo

Una de las principales consecuencias de tasas de descarga insuficientes es el sobrecalentamiento del sello mecánicoEl fluido de lavado actúa como refrigerante, absorbiendo el calor generado por la fricción entre las caras del sello giratorias y estacionarias. Si la velocidad de lavado es demasiado baja, el fluido puede no disipar el calor de manera efectiva, lo que genera temperaturas elevadas en las caras del sello.

Mayor desgaste

Una tasa de descarga insuficiente también puede provocar un mayor desgaste de los componentes del sello mecánico. El fluido de descarga actúa como lubricante, reduciendo la fricción entre las caras del sello y minimizando el desgaste. Cuando la tasa de descarga es demasiado baja, las caras del sello pueden experimentar una mayor presión de contacto y abrasión, acelerando el proceso de desgaste.

Acumulación de contaminación

Otra consecuencia de las tasas de descarga insuficientes es la acumulación de contaminantes dentro de la cámara de sellado. El fluido de descarga ayuda a eliminar cualquier residuo, partícula o fluido de proceso que pueda ingresar a la cámara de sellado. Si la tasa de descarga es inadecuada, estos contaminantes pueden acumularse en las caras del sello o dentro de la cámara.

Riesgos de tasas de descarga excesivas

Erosión

Si bien las tasas de descarga insuficientes pueden provocar diversos problemas, las tasas de descarga excesivas también pueden tener efectos perjudiciales en los sellos mecánicos. Uno de los principales riesgos asociados con las tasas de descarga elevadas es la erosión de las superficies del sello y otros componentes.

Cuando el fluido de lavado fluye a través de las superficies del sello a velocidades excesivamente altas, puede causar erosión, desgastando gradualmente el material de las superficies del sello. Esta erosión puede crear superficies irregulares, comprometiendo la planicidad y la alineación de las superficies. Como resultado, la capacidad de sellado del sello mecánico puede verse reducida, lo que genera un aumento de las fugas.

Aumento de los costes operativos sin beneficios significativos

Otro riesgo asociado con las tasas de descarga excesivas es el potencial aumento de los costos operativos sin generar beneficios significativos. Las tasas de descarga más altas requieren que se bombee más fluido de descarga a través del sistema, lo que puede generar un mayor consumo de energía y desgaste de la bomba.

Además, las tasas de descarga excesivas pueden requerir bombas, tuberías y tanques de almacenamiento más grandes para acomodar el mayor volumen de fluido. Esto puede generar mayores costos de inversión inicial y gastos de mantenimiento continuos.

Factores que influyen en la tasa de descarga

Existen varios factores que influyen en la determinación de una tasa de descarga adecuada para sellos mecánicos. Es necesario comprender estos factores para optimizar el rendimiento y la longevidad de los sellos y, al mismo tiempo, minimizar los costos operativos. Los siguientes son los factores clave que afectan las tasas de descarga:

Tamaño y tipo de sello

El tamaño y el tipo de sello mecánico influyen significativamente en la tasa de descarga requerida. Los sellos más grandes generalmente requieren tasas de descarga más altas para mantener una lubricación y refrigeración adecuadas. El tipo de sello, como simple o doble, también afecta los requisitos de tasa de descarga. Los sellos dobles a menudo requieren tasas de descarga más altas en comparación con los sellos simples debido a la barrera de fluido adicional entre el proceso y la atmósfera.

Viscosidad

La viscosidad del fluido de proceso y del fluido de lavado afecta la velocidad de lavado requerida. Los fluidos de mayor viscosidad requieren velocidades de lavado más altas para mantener un flujo y una transferencia de calor adecuados. La viscosidad del fluido de lavado debe tenerse en cuenta al seleccionar un medio de lavado compatible y determinar la velocidad de lavado adecuada.

Temperatura

La temperatura de funcionamiento del fluido de proceso y el entorno del sello influyen en los requisitos de velocidad de descarga. Las temperaturas más altas requieren velocidades de descarga mayores para disipar el calor de manera eficaz y evitar el sobrecalentamiento. También se debe tener en cuenta la temperatura del fluido de descarga, ya que afecta su capacidad de enfriamiento y la eficiencia general de transferencia de calor.

Volatilidad

La volatilidad del fluido de proceso afecta los requisitos de velocidad de descarga. Los fluidos altamente volátiles tienden a vaporizarse más fácilmente, lo que lleva a la formación de bolsas de vapor dentro de la cámara del sello. Se necesitan velocidades de descarga más altas para mantener una barrera de líquido estable y evitar la formación de vapor, que puede comprometer el rendimiento del sello y provocar una falla prematura.

Velocidad

La velocidad de rotación de los componentes del eje y del sello afecta los requisitos de velocidad de descarga. Las velocidades más altas generan más calor debido a una mayor fricción y requieren velocidades de descarga más altas para disipar el calor de manera efectiva. La velocidad de descarga debe ajustarse en consecuencia para mantener una lubricación y refrigeración adecuadas a diversas velocidades de funcionamiento.

Presión

La presión del fluido de proceso y la cámara de sellado influyen en la velocidad de descarga requerida. Las presiones más altas requieren velocidades de descarga mayores para mantener una diferencia de presión positiva entre el fluido de descarga y el fluido de proceso. Esta diferencia de presión positiva evita que el fluido de proceso ingrese a la cámara de sellado y contamine las superficies de sellado. Las capacidades de presión del sistema de descarga deben tenerse en cuenta al determinar la velocidad de descarga adecuada.

Métodos para determinar la tasa de descarga

Para determinar la tasa de descarga adecuada para un sello mecánico es necesario tener en cuenta cuidadosamente varios factores. Un método habitual es consultar las especificaciones y recomendaciones del fabricante para el modelo de sello y la aplicación específicos. Estas pautas suelen proporcionar un rango de tasas de descarga aceptables en función del tamaño del sello, las condiciones de funcionamiento y las propiedades del fluido.

Otro enfoque consiste en calcular la tasa de descarga utilizando fórmulas y pautas establecidas. El Instituto Americano del Petróleo (API) ofrece una fórmula ampliamente utilizada para determinar la tasa de descarga mínima en función de la presión de la cámara de sellado y la presión de vapor del fluido. Esta fórmula garantiza que la tasa de descarga sea suficiente para mantener un estado líquido en las caras del sello, lo que evita la vaporización y el desgaste excesivo.

Planes de limpieza de sellos API y su función

Los planes de limpieza de sellos API son configuraciones estandarizadas que definen la disposición de las tuberías, la instrumentación y los sistemas de control para proporcionar fluido de limpieza a los sellos mecánicos. Estos planes están diseñados para garantizar la lubricación, el enfriamiento y la eliminación de residuos adecuados de los sellos, lo que en última instancia mejora el rendimiento y la longevidad de los sellos.

Cada plan de lavado de API se designa con un número, como Plan 11, Plan 13 o Plan 54, y especifica la fuente del fluido de lavado, la dirección del flujo y la instrumentación requerida. Por ejemplo, Plan API 11 implica un fluido de descarga recirculado desde la descarga de la bomba a la cámara de sellado, mientras que el Plan 13 utiliza una fuente de fluido externa para la descarga.

La selección del plan de lavado API adecuado depende de factores como el tipo de fluido que se va a sellar, las condiciones de funcionamiento y los requisitos específicos de la aplicación. Al adherirse a estos planes estandarizados, las instalaciones pueden garantizar un rendimiento de sellado consistente y confiable, facilitar el mantenimiento y la resolución de problemas y cumplir con las mejores prácticas de la industria.