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 un tenuta meccanica Influiscono significativamente sulla sua capacità di funzionare a secco senza danni. Le guarnizioni 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. Anche la geometria delle facce di tenuta, come il rapporto di bilanciamento e la planarità, influenza la capacità di funzionamento a secco.

Condizioni operative

Fattori come la velocità dell'albero, la pressione e la temperatura influenzano la durata di una tenuta senza lubrificazione. Velocità più elevate generano più calore e usura, riducendo il tempo di funzionamento a secco. Una pressione maggiore forza la facce di foca più strettamente insieme, causando maggiore attrito e accumulo di calore. Temperature estreme, sia alte che basse, possono degradare materiali di tenuta più veloce 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 distorsioni termiche e un'usura irregolare delle facce di tenuta. Ciò porta alla flessione delle facce, che non risultano più piatte e parallele. Una flessione eccessiva causa l'apertura delle facce di tenuta, consentendo perdite. L'entità e la velocità della flessione dipendono da fattori quali 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 la sigillatura efficacia più lunga 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: Utilizzo di sistemi di supporto della tenuta come API Plan 53B (fluido barriera fatto circolare da 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: Attento installazione del sigillo Seguire le istruzioni del produttore e le migliori pratiche del settore contribuisce a garantire prestazioni e durata ottimali della guarnizione. Disallineamento, regolazione non corretta della compressione della molla e tubazioni non idonee possono contribuire al guasto prematuro della guarnizione e al 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 come fattibile per mantenere un valore inferiore pressione nella guarnizione camera 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: Ispezione periodica, pulizia e sostituzione di componenti di tenuta in base a un piano di manutenzione preventiva mantiene 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 inaspettato.
• 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.