Tenuta meccanica bilanciata vs non bilanciata: qual è la differenza?

Cos'è l'equilibrio della tenuta meccanica

Il bilanciamento della tenuta meccanica si riferisce alla distribuzione delle forze idrauliche che agiscono sulle facce della tenuta. L'equilibrio di una tenuta meccanica è determinato dal rapporto tra la forza di chiusura idraulica e la forza di apertura. La forza di chiusura è generata dalla pressione del fluido sigillato che agisce sulle facce di tenuta, mentre la forza di apertura è tipicamente fornita da molle o soffietti.

Cos'è il rapporto di equilibrio

Il rapporto di equilibrio è definito come il rapporto tra l'area di chiusura idraulica e l'area di apertura idraulica. L'area di chiusura idraulica è la porzione della faccia della tenuta soggetta alla pressione di tenuta, che genera una forza di chiusura. L'area di apertura idraulica, invece, è la porzione della faccia della tenuta esposta alla pressione atmosferica, creando una forza di apertura.

Il rapporto di equilibrio può essere calcolato utilizzando la seguente formula:

Rapporto di bilanciamento = (Area di chiusura idraulica) / (Area di apertura idraulica)

Una tenuta con un rapporto di bilanciamento maggiore di 1 è considerata sbilanciata, mentre una tenuta con un rapporto di bilanciamento inferiore a 1 è considerata bilanciata. Un rapporto di equilibrio pari a 1 indica una tenuta perfettamente bilanciata, dove le forze di chiusura e di apertura sono uguali.

Cos'è la tenuta meccanica bilanciata

Una tenuta meccanica bilanciata è un tipo di progettazione della tenuta in cui le forze idrauliche che agiscono sulle facce della tenuta sono bilanciate per ridurre al minimo il carico sulle facce e la generazione di calore. In questo modello, la forza di chiusura, generata dalla pressione di tenuta che agisce sul lato posteriore della faccia di tenuta, è compensata da una forza di apertura creata esponendo una porzione della faccia di tenuta alla pressione di tenuta.

Le tenute bilanciate sono comunemente utilizzate in applicazioni che coinvolgono alte pressioni, alte velocità o fluidi a bassa viscosità. Sono disponibili in varie configurazioni, come tenute singole, doppie e tandem, per soddisfare i diversi requisiti applicativi.

Vantaggi della tenuta meccanica bilanciata

1. Minore generazione di calore grazie al ridotto carico sulla faccia della tenuta
2. Maggiore durata della guarnizione grazie alla minore usura
3. Capacità di gestire pressioni e velocità dell'albero più elevate
4. Prestazioni migliorate in applicazioni impegnative
5. Maggiore tolleranza al disallineamento e al movimento dell'albero
6. Controllo migliorato delle perdite e conformità ambientale

Svantaggi della tenuta meccanica bilanciata

1. Design più complesso rispetto alle guarnizioni sbilanciate
2. Costo iniziale più elevato dovuto a componenti aggiuntivi e produzione di precisione
3. Maggiore sensibilità ai cambiamenti delle condizioni operative
4. Possibili perdite se non adeguatamente manutenute o installate
5. Requisiti per fluidi barriera più puliti e di qualità superiore

Cos'è la tenuta meccanica sbilanciata

Una tenuta meccanica sbilanciata è un tipo di design della tenuta in cui le forze idrauliche che agiscono sulle facce della tenuta non sono bilanciate, con conseguente carico sulle facce più elevato rispetto alle tenute bilanciate. In una tenuta sbilanciata, la pressione completamente sigillata agisce sul lato posteriore della faccia della tenuta, generando una forza di chiusura che non è compensata da una forza di apertura.

Le tenute sbilanciate sono comunemente utilizzate in applicazioni con requisiti di pressione e velocità inferiori, come pompe dell'acqua, sistemi HVAC e alcune apparecchiature per il trattamento chimico. Sono disponibili in varie configurazioni, comprese tenute singole, tenute a cartuccia e tenute a soffietto.

Vantaggi della tenuta meccanica sbilanciata

1. Design più semplice con meno componenti
2. Costo iniziale inferiore rispetto alle tenute bilanciate
3. Installazione e manutenzione più semplici
4. Adatto per applicazioni a bassa pressione e servizi non critici
5. Meno sensibile ai cambiamenti delle condizioni operative

Svantaggi della tenuta meccanica sbilanciata

1. Capacità di gestione della pressione limitata a causa dell'elevato carico sulla faccia della tenuta
2. Maggiore generazione di calore e usura, con conseguente riduzione della durata della guarnizione
3. Scarse prestazioni in applicazioni ad alta velocità e ad alta temperatura
4. Maggiori tassi di perdita rispetto alle guarnizioni bilanciate
5. Incapacità di gestire un disallineamento o un movimento significativo dell'albero

Quando utilizzare la tenuta meccanica bilanciata

1. Applicazioni ad alta pressione superiori a 150 psi (10 bar)
2. Applicazioni ad alta temperatura superiori a 400°F (200°C)
3. Manipolazione di fluidi viscosi, corrosivi o abrasivi
4. Processi che richiedono perdite minime e severi controlli ambientali
5. Applicazioni con disallineamento o movimento significativo dell'albero
6. Apparecchiature rotanti ad alta velocità come compressori centrifughi e turbine

Quando utilizzare la tenuta meccanica sbilanciata

1. Applicazioni a bassa pressione inferiori a 150 psi (10 bar)
2. Applicazioni a temperature moderate inferiori a 200 °C (400 °F)
3. Manipolazione di fluidi non critici, puliti o lubrificanti
4. Processi con perdite e requisiti ambientali meno rigorosi
5. Applicazioni con disallineamento o movimento minimo dell'albero
6. Pompe, miscelatori e agitatori per uso generale

Differenza tra tenuta meccanica bilanciata e sbilanciata

Fattore	Tenuta meccanica bilanciata	Tenuta meccanica sbilanciata
Generazione di calore	Inferiore	Più alto
Rapporto di equilibrio della tenuta	Meno di 1,0	Pari a 1.0
Durata della tenuta meccanica	Più a lungo	Più breve
Pressione del premistoppa	Inferiore	Più alto
Vibrazioni e disallineamento	Migliore tolleranza	Tolleranza limitata
Manipolazione di liquidi	Gamma più ampia di fluidi	Limitato a fluidi puliti e lubrificanti
Caricamento della faccia della tenuta	Inferiore	Più alto