Pump cedimento della tenuta è uno dei problemi più frequenti nei sistemi di pompaggio industriali, causando costosi tempi di fermo e riparazioni. Capire perché le guarnizioni si guastano aiuta a prevenire questi problemi e a mantenere le apparecchiature in perfetto funzionamento.
Cause meccaniche
I problemi meccanici rappresentano quasi il 40% di tutti i guasti alle guarnizioni. Questi problemi derivano in genere da un'installazione non corretta o dall'usura delle apparecchiature.
Errori di disallineamento ed installazione
Il disallineamento dell'albero causa il 15-20% di tenuta meccanica guasti nelle pompe. Quando l'albero della pompa non si allinea correttamente con l'albero del motore, si crea una rotazione irregolare pressione sulla guarnizione facce.
Questo disallineamento costringe la guarnizione a flettersi a ogni rotazione. Nel tempo, questa flessione costante deteriora il materiale della guarnizione e causa perdite.
Gli errori di installazione sono altrettanto dannosi. Errori comuni includono l'uso di strumenti sbagliati, l'applicazione di una pressione non uniforme durante l'installazione o la contaminazione del facce di foca con lo sporco o l'olio delle dita.
Cuscinetti/alberi usurati e vibrazioni
I cuscinetti usurati creano un movimento eccessivo dell'albero, che danneggia le guarnizioni entro 500-1000 ore di funzionamento. Quando i cuscinetti si usurano, consentono all'albero di oscillare anziché ruotare fluidamente.
Questa oscillazione crea degli spazi tra le superfici di tenuta, che consentono la fuoriuscita del fluido e l'ingresso di contaminanti nell'area di tenuta.
Livelli di vibrazione superiori a 0.3 pollici al secondo indicano in genere problemi ai cuscinetti. Un monitoraggio regolare delle vibrazioni può individuare questi problemi prima che distruggano le guarnizioni.
Stress termomeccanico (controllo termico)
Le crepe dovute al calore si manifestano come piccole crepe sulla superficie della guarnizione, simili a una ragnatela. Ciò si verifica quando le superfici della guarnizione subiscono rapidi sbalzi di temperatura di 50 °C o più.
La continua espansione e contrazione dovuta alle oscillazioni di temperatura crea fratture da stress. Queste fratture aumentano di dimensioni a ogni ciclo termico fino a cedere completamente la guarnizione.
Cause operative
Il modo in cui si utilizza la pompa ha un impatto diretto vita di focaErrori di utilizzo possono distruggere una nuova guarnizione in pochi minuti o danneggiarla lentamente nel corso di mesi.
Funzionamento a secco / Perdita di lubrificazione
Far funzionare una pompa a secco distrugge le tenute meccaniche in meno di 30 secondi. Le superfici di tenuta necessitano di un sottile strato di liquido tra loro per evitare il contatto diretto.
Senza questa pellicola liquida, le facce si sfregano tra loro e generano un calore estremo. Le temperature possono raggiungere i 1000 °F in pochi secondi, sciogliendo o screpolando la superficie. materiali di tenuta.
La perdita di lubrificazione si verifica spesso quando i serbatoi si svuotano o quando si formano sacche di vapore nella linea di aspirazione. L'installazione di interruttori di basso livello e di un'adeguata ventilazione previene la maggior parte degli incidenti dovuti al funzionamento a secco.
Cavitazione e vaporizzazione
La cavitazione si verifica quando la pressione di aspirazione della pompa scende al di sotto della pressione di vapore del liquido. Questo crea minuscole bolle che collassano violentemente in prossimità delle superfici di tenuta.
Ogni collasso di una bolla crea un microscopico colpo di martello. Migliaia di questi impatti al secondo erodono il materiale della superficie di tenuta, come se fosse sabbiato.
La vaporizzazione si verifica quando il liquido si trasforma in vapore all'interfaccia della guarnizione. Questo vapore impedisce una corretta lubrificazione e causa gli stessi danni da funzionamento a secco menzionati in precedenza.
Picchi di pressione e shock idraulico
Picchi di pressione superiori al 150% della normale pressione di esercizio possono danneggiare istantaneamente le guarnizioni. Questi picchi si verificano spesso quando le valvole si chiudono troppo rapidamente o quando le pompe si avviano con valvole di scarico chiuse.
Lo shock idraulico (colpo d'ariete) crea onde di pressione che si abbattono sulle superfici di tenuta. Un singolo urto violento può incrinare le superfici di tenuta o far esplodere gli elastomeri.
L'installazione di valvole di sicurezza e l'utilizzo di motori ad avviamento progressivo riducono questi eventi di pressione dannosi. Le corrette procedure di azionamento delle valvole prevengono anche la maggior parte degli incidenti dovuti a shock idraulici.
Funzionamento al di fuori dei limiti di progettazione
Ogni tenuta meccanica ha limiti specifici di pressione, temperatura e velocità. Il funzionamento oltre questi limiti riduce drasticamente la durata della tenuta.
Utilizzare una guarnizione con una pressione nominale di 150 psi a 200 psi ne riduce la durata del 75%. Allo stesso modo, superare i limiti di temperatura anche solo di 25 °F può dimezzare la durata della guarnizione.
Verificare sempre che le condizioni operative corrispondano alle specifiche di progettazione della tenuta. Quando le condizioni di processo cambiano, potrebbero essere necessari materiali o design di tenuta diversi.
Cause ambientali
L'ambiente circostante la pompa influisce sulle prestazioni della tenuta tanto quanto il modo in cui la si utilizza. Fattori esterni possono attaccare i materiali della tenuta o interferire con il corretto funzionamento.
Contaminazione da solidi
Particelle solide di dimensioni pari a 10 micron possono danneggiare le superfici di tenuta. Queste particelle si insinuano tra le superfici di tenuta e agiscono come un composto abrasivo.
Fluidi sabbiosi o granulosi sono problemi evidenti. Ma anche fluidi dall'aspetto pulito possono contenere particelle dannose provenienti da incrostazioni di tubazioni, ruggine o contaminazione di processo.
L'installazione di un sistema di filtraggio adeguato rimuove la maggior parte delle particelle nocive. Sistemi di scarico che continuamente pulire il sigillo area prolunga anche la durata delle guarnizioni nei servizi contaminati.
Attacco corrosivo/chimico
L'attacco chimico degrada i materiali di tenuta a livello molecolare. Un materiale sbagliato, inserito in una sostanza chimica sbagliata, può rompersi in poche ore anziché in anni.
Gli elastomeri si gonfiano, induriscono o si dissolvono se esposti a sostanze chimiche incompatibili. I componenti metallici si corrodono, si screpolano o si erodono in caso di corrosione.
Verificare sempre la compatibilità chimica prima di selezionare i materiali di tenuta. In caso di dubbio, consultare le tabelle di compatibilità o eseguire test di immersione.
Temperature estreme
Temperature inferiori a -20 °F rendono gli elastomeri fragili e soggetti a crepe. All'estremo opposto, temperature superiori a 400 °F deteriorano la maggior parte dei materiali di tenuta.
I rapidi sbalzi di temperatura causano danni ancora maggiori rispetto alle temperature estreme costanti. Un'escursione termica di 100 °C può causare la rottura delle superfici di tenuta dure a causa dello shock termico.
L'utilizzo di materiali adatti alla temperatura ed evitare rapidi sbalzi di temperatura previene la maggior parte dei guasti termici. Gli scambiatori di calore o i sistemi di raffreddamento sono utili nelle applicazioni a temperature estreme.
Vibrazioni e urti esterni
Le apparecchiature vicine possono trasmettere vibrazioni alla pompa attraverso tubazioni e fondamenta. Queste vibrazioni esterne si sommano a quelle già presenti sulla pompa.
Attività di costruzione, traffico di carrelli elevatori o altre pompe possono creare carichi d'urto. Questi impatti improvvisi separano momentaneamente le superfici di tenuta, favorendo perdite e contaminazioni.
Una corretta progettazione delle fondamenta e l'isolamento dalle vibrazioni riducono gli effetti delle vibrazioni esterne. Anche i connettori flessibili nelle tubazioni contribuiscono a isolare le pompe dalle fonti di vibrazioni esterne.
Cause legate ai materiali
Anche la migliore progettazione di tenuta può fallire se si utilizzano materiali sbagliati. La scelta dei materiali influisce su ogni aspetto delle prestazioni della tenuta, dalla resistenza chimica alla durata.
Incompatibilità dei materiali
L'utilizzo di materiali incompatibili causa il 25% dei guasti prematuri delle guarnizioni. Ogni materiale di tenuta presenta specifiche limitazioni chimiche e di temperatura.
Ad esempio, la gomma Buna-N si gonfia e si ammorbidisce a contatto con oli minerali. Il Viton si degrada a contatto con il vapore. La grafite non resiste agli ossidanti forti.
Scegli sempre i materiali di tenuta in base alle specifiche condizioni di servizio. Considera temperatura, pressione, composizione chimica e pH nella scelta dei materiali.
Abrasione ed erosione
L'abrasione si verifica quando particelle solide consumano le superfici di tenuta attraverso il contatto diretto. Anche particelle morbide come farina o zucchero possono diventare abrasive nel tempo.
L'erosione si verifica quando il flusso ad alta velocità rimuove il materiale di tenuta. Questo è particolarmente problematico con fanghi o pompe ad alta velocità.
I materiali duri come il carburo di silicio resistono meglio all'abrasione rispetto ai materiali morbidi. Speciali design delle superfici possono anche reindirizzare il flusso per ridurre al minimo l'erosione.
Estrusione sotto pressione
Le forze ad alta pressione sono morbide componenti di tenuta negli spazi liberi. Questa estrusione danneggia gli O-ring, le guarnizioni e altre parti elastomeriche.
I cicli di pressione peggiorano l'estrusione. Ogni picco di pressione spinge il materiale più in profondità negli spazi vuoti, fino a quando i pezzi si rompono.
L'utilizzo di anelli di supporto e la scelta di materiali con durezza adeguata prevengono la maggior parte dei problemi di estrusione. Ridurre al minimo i giochi riduce anche il rischio di estrusione.
Compression Set e indurimento
Set di compressione si verifica quando gli elastomeri si deformano permanentemente sotto una compressione costante. Il materiale perde la sua capacità di tornare elastico e di sigillare correttamente.
L'esposizione al calore e agli agenti chimici accelera la deformazione permanente per compressione. Un O-ring che dovrebbe durare anni potrebbe rompersi nel giro di mesi in condizioni difficili.
La sostituzione regolare delle guarnizioni prima che si verifichi il cedimento permanente per compressione previene guasti imprevisti. La scelta di elastomeri di alta qualità ne prolunga inoltre la durata.
Fatica e usura dei materiali
Tutti i materiali di tenuta sono soggetti a fatica nel tempo. Le variazioni costanti di pressione, i cicli di temperatura e le sollecitazioni meccaniche indeboliscono gradualmente i materiali.
La normale usura rimuove lentamente il materiale dalle superfici di tenuta. Questa usura accelera quando le condizioni non sono ideali o quando la manutenzione viene trascurata.
