Per quanto tempo una guarnizione meccanica può funzionare a secco?

Le tenute meccaniche sono componenti di precisione progettati per prevenire perdite di fluido in apparecchiature rotanti come le pompe. Mentre le tenute meccaniche richiedono un sottile film di fluido lubrificante per funzionare correttamente, potrebbero esserci casi in cui una tenuta funziona "a secco" senza questo film di fluido. In generale, la maggior parte delle tenute meccaniche può resistere al funzionamento a secco solo per pochi secondi o pochi minuti prima che si verifichino danni significativi.

Fattori che influenzano il tempo di prova a secco

Progettazione e materiali della tenuta

Il design e i materiali utilizzati in una tenuta meccanica influiscono in modo significativo sulla sua capacità di funzionare a secco senza danni. Le tenute realizzate con materiali più duri e resistenti all'usura, come il carburo di silicio, possono tollerare il funzionamento a secco per periodi più lunghi rispetto a materiali più morbidi come la grafite di carbonio. faccia di sigillo Anche la geometria, come il rapporto di bilanciamento e la planarità della faccia, influiscono sulla capacità di funzionamento a secco.

Condizioni operative

Fattori quali velocità dell'albero, pressione e temperatura influenzano la durata di sopravvivenza di una guarnizione senza lubrificazione. Velocità più elevate generano più calore e usura, riducendo il tempo di funzionamento a secco. Una pressione maggiore forza le facce della guarnizione a stringersi più strettamente, causando maggiore attrito e accumulo di calore. Temperature estreme, sia alte che basse, possono degradare più rapidamente i materiali della guarnizione durante il funzionamento a secco.

Proprietà dei fluidi

Il fluido sigillato gioca un ruolo nel determinare la resistenza al funzionamento a secco. I fluidi a bassa viscosità forniscono meno lubrificazione e raffreddamento rispetto a quelli ad alta viscosità. Le particelle abrasive o le sostanze chimiche corrosive nel fluido accelerano l'usura e i danni alle superfici di tenuta a secco. I fluidi con buone proprietà di lubrificazione limite possono estendere il tempo in cui una tenuta resiste al funzionamento a secco.

Deflessione della faccia di tenuta

Il funzionamento a secco causa distorsione termica e usura irregolare delle facce di tenuta. Ciò porta alla flessione delle facce, dove le facce non sono più piatte e parallele. Una flessione eccessiva provoca l'apertura delle facce di tenuta, consentendo perdite. La quantità e la velocità di flessione dipendono da fattori come i materiali delle facce di tenuta, il rapporto di bilanciamento e il valore della velocità di pressione (PV). Le tenute con facce che riducono al minimo la flessione possono mantenere l'efficacia di tenuta più a lungo durante il funzionamento a secco.

Conseguenze della corsa a secco

• Usura rapida della faccia di tenuta: Senza una lubrificazione adeguata, le superfici di tenuta subiranno un'usura accelerata, con conseguente aumento delle perdite e riduzione della durata della tenuta.
• Danni termici:Il calore generato dall'attrito può causare danni termici alle superfici di tenuta, alle guarnizioni secondarie (O-ring) e ad altri componenti, provocando guasti prematuri.
• Danni all'O-ring: Il surriscaldamento può causare l'indurimento degli O-ring, la perdita di elasticità o addirittura la loro fusione, compromettendo la capacità della guarnizione di contenere il fluido di processo.
• Danni all'attrezzatura:Il funzionamento a secco prolungato può causare danni all'apparecchiatura stessa, come rigature sull'albero, guasti ai cuscinetti o cavitazione nelle pompe.
• Maggiore manutenzione: La rottura prematura della guarnizione dovuta al funzionamento a secco comporta sostituzioni più frequenti della guarnizione e maggiori costi di manutenzione.
• Cavitazione: Nelle pompe, il funzionamento a secco può causare cavitazione, che si verifica quando il fluido vaporizza e forma bolle che collassano, creando onde d'urto che possono danneggiare i componenti della pompa.

Prevenire il funzionamento a secco

• Lubrificazione adeguata: Garantire un'adeguata fornitura di fluido lubrificante pulito alle superfici di tenuta. Ciò include il dimensionamento e la manutenzione adeguati dei piani di tubazioni di tenuta.
• Sistemi di supporto delle guarnizioni: L'uso di sistemi di supporto della tenuta come API Plan 53B (fluido barriera fatto circolare dall'anello di pompaggio) o Plan 54 (sistema di fluido barriera esterno) fornisce lubrificazione e raffreddamento aggiuntivi per mantenere una pellicola di fluido tra le facce.
• Monitoraggio e allarmi: Installazione di sensori e allarmi per monitorare anomalie camera di tenuta pressione, temperatura e vibrazioni consentono di rilevare tempestivamente eventuali anomalie di funzionamento che potrebbero causare il funzionamento a secco.
• Installazione corretta: L'installazione attenta della guarnizione seguendo le istruzioni del produttore e le migliori pratiche del settore aiuta a garantire prestazioni e durata ottimali della guarnizione. Disallineamento, impostazione non corretta della compressione della molla e tubazioni non corrette possono contribuire a guasti prematuri della guarnizione e funzionamento a secco.
• Operando al punto di massima efficienza (BEP): Far funzionare l'apparecchiatura al suo BEP o in prossimità di esso riduce i carichi e le vibrazioni sulla guarnizione, prolungandone la durata complessiva e la sopravvivenza al funzionamento a secco. Evitare di far funzionare lontano dal BEP, in particolare sul lato a basso flusso della curva.
• Mantenimento della pressione negativa: Adattare le condizioni di processo, se possibile, per mantenere una pressione inferiore nella camera di tenuta rispetto all'aspirazione, assicurando che il fluido scorra verso le superfici di tenuta anziché allontanarsi da esse durante il funzionamento a secco.
• Considerare la compatibilità chimica: Selezionare materiali per le facce di tenuta che siano chimicamente compatibili e non reattivi con il fluido sigillato. Alcune combinazioni di materiali possono subire reazioni tribochimiche quando funzionano a secco, che degradano rapidamente le facce.
• Manutenzione ordinaria: L'ispezione periodica, la pulizia e la sostituzione dei componenti della guarnizione in base a un piano di manutenzione preventiva mantengono la guarnizione in condizioni di lavoro ottimali. L'identificazione di usura eccessiva della faccia o difetti prima del guasto può impedire il funzionamento a secco imprevisto.
• Formazione degli operatori: Formare accuratamente gli operatori sulle procedure corrette per il funzionamento della tenuta, la risoluzione dei problemi e quando arrestare l'attrezzatura se si sospetta un funzionamento a secco. Includere guasti alla tenuta e prevenzione del funzionamento a secco nelle procedure operative e nelle checklist.