Quale gas viene utilizzato come fluido barriera in una tenuta meccanica a secco

Le tenute meccaniche a secco sono un componente critico in varie applicazioni industriali, in particolare in apparecchiature rotanti come pompe e compressori. Queste tenute si basano su una sottile pellicola di gas, nota come fluido barriera, per prevenire perdite e mantenere prestazioni ottimali.

In questo post del blog esploreremo il gas specifico utilizzato come fluido barriera nelle tenute meccaniche a secco e ne discuteremo le proprietà e i vantaggi.

Gas comuni utilizzati come fluidi barriera

Azoto

L'azoto è ampiamente utilizzato come fluido barriera grazie alla sua natura inerte e alla sua reperibilità. Non è infiammabile, non è tossico ed è compatibile con la maggior parte dei fluidi di processo e dei materiali di tenuta. Il basso punto di rugiada dell'azoto aiuta a prevenire la condensa all'interno della camera di tenuta, riducendo al minimo il rischio di corrosione e contaminazione. La sua stabilità in un ampio intervallo di temperature lo rende adatto a varie applicazioni industriali.

Vapore

Nelle applicazioni ad alta temperatura, il vapore può fungere da fluido barriera efficace. La sua elevata capacità termica gli consente di mantenere una temperatura stabile all'interno della camera di tenuta, prevenendo la distorsione termica delle facce di tenuta. Il vapore fornisce anche lubrificazione alle facce di tenuta, riducendo l'attrito e l'usura. Tuttavia, l'uso del vapore richiede un'attenta considerazione dei materiali di tenuta per garantire la compatibilità e prevenire la degradazione.

Aria Purificata

L'aria purificata, priva di umidità, olio e particolato, è un'altra opzione per i sistemi di fluido barriera. È facilmente disponibile e può essere generata in loco utilizzando compressori d'aria e unità di filtrazione. L'aria purificata è adatta per applicazioni in cui non sono richiesti azoto o altri gas inerti e il fluido di processo è compatibile con l'aria. Tuttavia, l'aria deve essere trattata correttamente per rimuovere i contaminanti che potrebbero danneggiare le superfici di tenuta o causare reazioni indesiderate.

Altri gas inerti

Oltre all'azoto, altri gas inerti come elio, argon e anidride carbonica possono essere utilizzati come fluidi barriera in applicazioni specifiche. Questi gas condividono proprietà simili all'azoto, come la non infiammabilità e l'inerzia chimica. La scelta del gas inerte dipende da fattori come il peso molecolare, la conduttività termica e la compatibilità con il fluido di processo e i materiali di tenuta. Ad esempio, l'elevata conduttività termica dell'elio lo rende adatto per applicazioni di trasferimento di calore, mentre l'elevata densità dell'anidride carbonica può fornire una migliore faccia di sigillo lubrificazione in certi casi.

Gas comuni utilizzati come fluidi barriera

Azoto

L'azoto è una scelta popolare per i fluidi barriera in condizioni di asciutto tenute meccaniche grazie alla sua natura inerte e all'ampia disponibilità. La sua non infiammabilità e la bassa reattività lo rendono adatto a varie applicazioni industriali, garantendo un funzionamento sicuro e riducendo al minimo il rischio di combustione o reazioni chimiche all'interno del sistema di tenuta.

Vapore

Nelle applicazioni ad alta temperatura, il vapore funge da fluido barriera efficace per le tenute meccaniche a secco. La sua stabilità termica e la capacità di mantenere le proprietà di lubrificazione a temperature elevate lo rendono ideale per i processi che coinvolgono il trasferimento di calore o apparecchiature azionate a vapore. Tuttavia, una corretta gestione della condensa è fondamentale per prevenire guasti alle tenute.

Aria Purificata

L'aria purificata, priva di umidità, contaminanti e olio, viene utilizzata come fluido barriera nelle tenute meccaniche a secco in cui l'azoto o altri gas inerti non sono facilmente disponibili. Offre un'alternativa conveniente, pur continuando a fornire prestazioni di tenuta adeguate in applicazioni meno impegnative.

Altri gas inerti

A seconda dei requisiti specifici dell'applicazione, altri gas inerti come argon, elio o anidride carbonica possono essere utilizzati come fluidi barriera. Questi gas presentano proprietà simili all'azoto, offrendo stabilità chimica, non infiammabilità e compatibilità con vari materiali di processo.

Caratteristiche ideali dei fluidi barriera

• Standard di sicurezza: i fluidi barriera non devono essere infiammabili né tossici per garantire un funzionamento sicuro e ridurre al minimo i rischi per il personale e l'ambiente.
• Inerzia chimica: il fluido barriera selezionato deve essere chimicamente inerte e compatibile con i materiali di processo, impedendo reazioni indesiderate o la degradazione dei componenti di tenuta.
• Stabilità termica ed efficienza di lubrificazione: i fluidi barriera devono mantenere la loro stabilità e le loro proprietà lubrificanti nell'intero intervallo di temperature di esercizio, garantendo prestazioni di tenuta affidabili e riducendo al minimo l'usura.
• Controllo dell'umidità e dei contaminanti: il fluido barriera deve essere privo di umidità, particelle e altri contaminanti che possono compromettere l'interfaccia di tenuta e causare guasti prematuri.
• Disponibilità e rapporto costi-efficacia: il fluido barriera scelto deve essere facilmente reperibile e conveniente, tenendo conto di fattori quali l'affidabilità della catena di fornitura e i requisiti di manutenzione.

Vantaggi delle tenute meccaniche lubrificate a gas

Prestazioni di tenuta migliorate

Le tenute meccaniche lubrificate a gas offrono prestazioni di tenuta superiori rispetto alle tenute lubrificate a liquido, in particolare in applicazioni che comportano alte temperature, fluidi a bassa viscosità o condizioni di funzionamento a secco. La pellicola di gas tra le superfici di tenuta fornisce una barriera stabile e affidabile, prevenendo perdite e mantenendo l'integrità della tenuta.

Attrito e usura ridotti

L'uso del gas come fluido di barriera riduce significativamente l'attrito tra le facce di tenuta, riducendo al minimo l'usura e prolungando la durata utile della tenuta meccanica. La bassa viscosità dei gas consente una lubrificazione efficiente, anche a velocità di rotazione elevate o durante il funzionamento intermittente.

Compatibilità con i fluidi di processo

Le tenute meccaniche lubrificate a gas sono compatibili con un'ampia gamma di fluidi di processo, compresi quelli chimicamente aggressivi, abrasivi o inclini alla cristallizzazione. La natura inerte del gas barriera impedisce reazioni chimiche o contaminazione del fluido di processo, mantenendo la purezza e la qualità del prodotto.

Vantaggi ambientali e di sicurezza

Eliminando la necessità di lubrificazione liquida, le tenute meccaniche lubrificate a gas riducono al minimo il rischio di contaminazione ambientale e riducono il potenziale di pericoli sul posto di lavoro associati a perdite o versamenti. L'uso di gas barriera non infiammabili e non tossici migliora ulteriormente la sicurezza in contesti industriali.

Svantaggi nell'uso del gas come fluido barriera

Costo iniziale più elevato

L'implementazione di tenute meccaniche lubrificate a gas spesso comporta costi iniziali più elevati rispetto alle tradizionali tenute lubrificate a liquido. La necessità di apparecchiature aggiuntive, come sistemi di fornitura di gas, regolatori di pressione e dispositivi di monitoraggio, contribuisce all'aumento dell'investimento iniziale.

Maggiore complessità e manutenzione

Le tenute meccaniche lubrificate a gas richiedono un sistema di tenuta più complesso, che include un controllo preciso della pressione del gas, della portata e della filtrazione. Questa complessità richiede conoscenze e competenze specialistiche per l'installazione, il funzionamento e la manutenzione, aumentando potenzialmente l'onere e i costi di manutenzione complessivi.

Capacità di dissipazione del calore limitata

Sebbene le guarnizioni lubrificate a gas eccellano nelle applicazioni ad alta temperatura, la loro capacità di dissipazione del calore è inferiore rispetto alle guarnizioni lubrificate a liquido. Nei processi che comportano una significativa generazione di calore, potrebbero essere necessari meccanismi di raffreddamento aggiuntivi per prevenire il surriscaldamento e garantire prestazioni di tenuta ottimali.

Sensibilità alle fluttuazioni di pressione

Le tenute meccaniche lubrificate a gas sono più sensibili alle fluttuazioni di pressione rispetto alle loro controparti lubrificate a liquido. Cambiamenti improvvisi nella pressione del gas o interruzioni dell'alimentazione possono interrompere l'interfaccia di tenuta, causando potenziali perdite o guasti della tenuta.