Qual è la perdita accettabile della tenuta meccanica?

Perdite tipiche accettabili

Nella maggior parte delle applicazioni industriali, una tenuta meccanica correttamente funzionante avrà una portata di perdite di 10 gocce all'ora o meno per tenuta. Questa piccola quantità di perdite è considerata normale e necessaria per una corretta lubrificazione e raffreddamento della tenuta. Perdite eccessive oltre questa portata possono indicare problemi con la progettazione della tenuta, l'installazione o le condizioni operative.

La perdita di tenuta viene misurata raccogliendo e quantificando il fluido che fuoriesce dalle superfici di tenuta in un dato periodo. Il metodo generalmente accettato è quello di misurare le gocce al minuto e convertirle in una velocità oraria. Una goccia al minuto equivale a circa 2,5-3 ml all'ora.

Perdita ammissibile di API 682

Lo standard 682 dell'American Petroleum Institute (API) fornisce linee guida per perdite di tenuta accettabili nel settore petrolifero e del gas. L'API 682 definisce tre classi di perdite di tenuta:

• Guarnizioni di categoria I: Tasso di perdita meno di 500 ml al giorno (20,8 ml/ora)
• Guarnizioni di categoria II: Tasso di perdita inferiore a 1.000 ml al giorno (41,7 ml/ora)
• Guarnizioni di categoria III: Tasso di perdita inferiore a 2.000 ml al giorno (83,3 ml/ora)

Questi tassi di perdita consentiti sono superiori al tipico valore di riferimento di 10 gocce all'ora a causa delle difficili condizioni operative e della natura critica delle applicazioni petrolifere e del gas.

Fattori che influenzano il tasso di perdita della guarnizione

Fattori di progettazione della guarnizione

• Materiali del viso: Le proprietà tribologiche e la compatibilità dei materiali delle facce dell'anello primario e di accoppiamento influiscono sulle perdite. Gli accoppiamenti di facce dure come carburo di silicio contro carburo di silicio tendono a funzionare con giochi più stretti e minori perdite.
• Rapporto di equilibrio: Le guarnizioni con elevati rapporti di bilanciamento (vale a dire, maggiore forza di chiusura) tendono ad avere tassi di perdita inferiori. Tuttavia, questo deve essere bilanciato rispetto alla generazione di calore e all'usura.
• Trattamenti Viso: Trattamenti superficiali come la testurizzazione superficiale laser (LST) o la rigenerazione a microonde possono essere utilizzati per ottimizzare la topografia delle superfici di tenuta, migliorando la lubrificazione e il controllo delle perdite.
• Caricamento a molla: La forza della molla che tiene insieme le facce influisce sul carico della faccia e sul tasso di perdita. Molle più resistenti riducono la perdita ma aumentano l'usura e la generazione di calore.

Fattori dell'attrezzatura

• Velocità dell'albero: Le velocità più elevate dell'albero tendono ad aumentare le perdite di tenuta a causa delle maggiori forze centrifughe e turbolenze.
• Disallineamento: Eccessivo disallineamento o flessione dell'albero può causare un carico non uniforme e maggiori perdite dalle superfici di tenuta.
• Vibrazione: Le vibrazioni possono causare vibrazioni o aperture momentanee delle superfici di tenuta, con conseguenti maggiori tassi di perdite.

Condizioni operative

• Pressione: Le pressioni sigillate più elevate tendono ad aumentare il tasso di perdita a parità di altre condizioni. Una pressione raddoppiata raddoppierà approssimativamente il tasso di perdita.
• Temperatura: Le temperature elevate riducono la viscosità, il che può portare a tassi di perdita più elevati. Le alte temperature possono anche danneggiare gli elastomeri e causare distorsioni della faccia.

Proprietà dei fluidi

• Viscosità:I fluidi a bassa viscosità sono più soggetti a perdite poiché scorrono più facilmente attraverso la pellicola sottile tra le facce.
• Lubrificazione: I fluidi con scarse proprietà lubrificanti possono causare un aumento dell'attrito e dell'usura sulle superfici di tenuta, con conseguente aumento delle perdite.
• Abrasività:I fluidi abrasivi accelerano l'usura delle superfici di tenuta, causandone l'apertura e aumentando le perdite nel tempo.
• Volatilità: I fluidi altamente volatili o gassosi sono più difficili da sigillare e sono soggetti a maggiori perdite, soprattutto se operano a una pressione di vapore prossima a quella del fluido.