Sellos de gas secos Son esenciales para reducir las emisiones y fugas en maquinaria rotativa. Sin embargo, incluso estos sellos avanzados presentan una tasa de fuga pequeña, pero medible, que puede verse afectada por diversos factores. Si no se controlan, las fugas excesivas provocan pérdida de producto, reducción de la eficiencia y posibles riesgos de seguridad.
En esta publicación de blog, analizaremos en profundidad las tasas de fugas típicas de los sellos de gas secos, examinaremos los factores clave que influyen en las fugas y analizaremos métodos para medir y sello de prueba Rendimiento para garantizar un funcionamiento óptimo.
Tasas de fuga típicas de los sellos de gas seco
En condiciones normales de funcionamiento, un sello de gas seco típico presenta una fuga de entre 0.5 y 3 pies cúbicos estándar por minuto (scfm) en cada interfaz. En un sistema estándar con dos sellos en tándem, esto resulta en una fuga total de entre 1 y 6 scfm. Esta fuga es significativamente menor que la observada con sistemas de sellos húmedos dobles, que suelen presentar fugas de entre 40 y 200 scfm en condiciones similares.
De hecho, la conversión de un sistema de sello húmedo a uno de sello de gas seco puede reducir las emisiones relacionadas con el sello hasta en un 97 %. Para un compresor que opera a una presión de succión de 1000 psi, un sistema de sello húmedo doble con fugas de 100 scfm perdería aproximadamente 52.6 millones de pies cúbicos estándar de gas de proceso al año. En cambio, un sistema de sello de gas seco con una fuga total de 3 scfm solo perdería alrededor de 1.6 millones de scf al año, lo que representa una reducción de emisiones de 51 millones de scf.
Factores que afectan las tasas de fugas de los sellos de gas seco
Presión operacional
Higher pressures generally result in increased leakage due to the greater pressure differential across the seal faces. As pressure builds, it becomes more challenging to maintain the thin gas film between the rotating and stationary seal rings.
Tamaño del sello
Los sellos más grandes, con mayor superficie a lo largo de la interfaz de sellado, son más propensos a fugas que los sellos más pequeños. Esto se debe a que mantener una película de gas uniforme en un área mayor se vuelve cada vez más difícil.
Diseño de sello
Factores como la geometría de las caras del sello, el patrón de las ranuras y las características de elevación contribuyen a la capacidad del sello para generar y mantener una película de gas estable. Los diseños avanzados de sellos, como las ranuras cónicas bidireccionales o las microestructuras en las caras del sello, pueden mejorar la rigidez de la película de gas y reducir las fugas.
Propiedades de gas
La viscosidad, el peso molecular y la compresibilidad del gas afectan el comportamiento de la película de gas entre las caras del sello. Los gases de menor viscosidad tienden a tener fugas con mayor facilidad, mientras que los gases de mayor peso molecular pueden ayudar a reducirlas. La presencia de contaminantes o condensados en el gas también puede alterar la película de gas y provocar un aumento de las fugas.
Velocidad de operacion
Las velocidades más altas generalmente resultan en una mayor sustentación y una película de gas más estable, lo que puede ayudar a reducir las fugas. Sin embargo, las velocidades excesivamente altas también pueden causar vibración e inestabilidad dinámica, lo que compromete el rendimiento del sello.
Temperatura
Las temperaturas más altas pueden provocar una expansión térmica del componentes del sello, lo que podría alterar las holguras y las presiones de contacto en la interfaz de sellado. Además, las temperaturas elevadas pueden degradar las propiedades físicas del... materiales de sellado con el tiempo, lo que provoca un mayor desgaste y fugas.
Contaminación
Los contaminantes pueden causar desgaste abrasivo, erosión o degradación química de las caras del sello, lo que aumenta las vías de fuga. Incluso pequeñas cantidades de contaminación pueden alterar la fina película de gas y comprometer la eficacia del sellado.
Presión del gas de sellado
El gas de sellado se inyecta típicamente entre los sellos primario y secundario para crear una barrera y evitar fugas de gas de proceso a la atmósfera. Una presión insuficiente del gas de sellado puede permitir que el gas de proceso se escape más allá del sello primario, mientras que una presión excesiva puede provocar fugas de gas de sellado al proceso.
Medición y prueba de tasas de fugas de sellos de gas seco
Medición del flujo de ventilación
Uno de los métodos más sencillos para medir las tasas de fugas de los sellos de gas seco es monitorear el caudal del gas que sale de la carcasa del sello. Esto se realiza generalmente mediante caudalímetros instalados en las líneas de venteo. Al medir el caudal de venteo en estado estacionario durante el funcionamiento normal, los operadores pueden determinar la tasa total de fugas en los sellos primario y secundario. Comparar los valores medidos con las especificaciones del fabricante o los datos históricos puede ayudar a identificar cualquier desviación o anomalía en el rendimiento del sello.
Método de caída de presión
El método de caída de presión implica aislar el cámara de sellado y monitorizando la caída de presión a lo largo del tiempo. Esta prueba suele realizarse durante las paradas del compresor o durante los periodos de mantenimiento. La cámara del sello se presuriza a una presión inicial conocida y, posteriormente, se registra la caída de presión durante un intervalo de tiempo específico. Al analizar la tasa de caída de presión, se puede calcular la tasa de fugas mediante la ley de los gases ideales. Este método proporciona una evaluación cuantitativa de las fugas del sello y puede ayudar a detectar cualquier desviación significativa del rendimiento normal.
Detección de fugas de helio
La detección de fugas de helio es una técnica de alta sensibilidad que se utiliza para determinar la ubicación y la magnitud de las fugas en los sellos. En este método, se introduce una pequeña cantidad de helio en el suministro de gas de sellado o se inyecta directamente en la cámara del sello. A continuación, se utiliza un detector de fugas de helio, equipado con un espectrómetro de masas, para escanear el área del sello e identificar cualquier fuga de helio por las vías de fuga. Este método permite la localización precisa de fugas y puede detectar incluso las más pequeñas. tasas de fuga, lo que lo hace valioso para la resolución de problemas y la evaluación de la integridad del sello.
Pruebas de burbujas
Las pruebas de burbuja proporcionan una indicación visual de fugas de gas en sellos de gas secos. Durante una prueba de burbuja, se aplica una solución de detección de fugas en el área del sello mientras el compresor está presurizado. Si hay fugas, se formarán burbujas en los puntos de fuga. Este método es simple y rápido, lo que lo hace útil para comprobaciones iniciales de fugas o para la resolución de problemas in situ. Sin embargo, es de naturaleza cualitativa y no proporciona una medición precisa de la tasa de fuga. Las pruebas de burbuja se utilizan a menudo junto con otros métodos de detección de fugas para una evaluación integral del rendimiento del sello.
