Sellos Mecánicos dobles con Fluido de barrera y amortiguador
Sellos Mecánicos dobles con
Fluido de barrera y amortiguador
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A continuación la FSA presenta dentro su Serie de Entrenamientos una introducción a los sistemas de líquidos amortiguadores y de barrera en conjunto con un descripción general de sus propiedades mas deseables. Y esta descripción es sobre :
▪ Arreglo de sellos dobles.
▪ API Plans presurizados y no presurizados.
▪ Características de los líquidos de barrera y amortiguador.
▪ Tipos y propiedades de los líquidos de barrera y amortiguador.
Que es un Sello Doble?
A medida que los operadores de los equipos de bombeo se centran más en la seguridad, la confiabilidad y el impacto ambiental que resulta de las fugas del sello, los sellos mecánicos dobles se han vuelto más comunes en la industria.
Un sello mecánico doble ofrece un segundo sello (externo) para lograr la contención del fluido bombeado al crear una cavidad o cámara entre el sello interno y externo que se puede llenar con un fluido.
Cuando este fluido no está presurizado, forma un amortiguador entre el fluido bombeado y la atmósfera y se conoce comúnmente como fluido amortiguador.
Cuando se presuriza, forma una barrera entre el fluido bombeado y la atmósfera y se conoce como un fluido de barrera.
Fluidos de Barrera y Amortiguador
Además de separar el fluido bombeado de la atmósfera, los líquidos barrera y amortiguadores también proporcionan:
▪ Lubricación a las caras del sello mecánico.
▪ Transportan la energía térmica del sello mecánico a un intercambiador de calor.
(Esta energía térmica incluye tanto el calor de fricción generado por el sello como el calor absorbido de la carcasa de la bomba y del fluido bombeado).
Sello Doble
Conexiones de entrada y salida del fluido amortiguador o de barrera.
Cavidad del Fluido amortiguador o de barrera
Corte seccional típico del sello mecánico doble.
Fluido Bombeado
Sello Mecánico Interno
Sello Mecánico Externo
Buffer and Barrier Fluid Sources
Existen varios métodos para almacenar, monitorear y circular el fluido amortiguador o de barrera hacia el sello mecánico doble.
Cada método es identificado mediante un número de plan API que se utiliza para describir los requisitos mínimos de cada sistema.
Los sistema de planes API mas comunes provienen de la API-682 (American Petroleum Institute).
▪ API Plan 52 - Reservorio con fluido amortiguador No-Presurizado
▪ API Plan 53A - Reservorio con fluido de barrera Presurizado
▪ API Plan 53B - Acumulador de vejiga con fluido de barrera Presurizado
▪ API Plan 53C - Pistón amplificador con fluido de barrera Presurizado
▪ API Plan 54 - Sistema Externo con fluido de barrera presurizado
Sistemas No Presurizados con Fluido Amortiguador
Sistemas no presurizados con fluido amortiguador.
Un Plan 52 proporciona un reservorio que almacena el fluido amortiguador.
Las líneas de suministro y retorno están conectadas al sello mecánico y la circulación del fluido amortiguador se logra mediante un dispositivo de circulación interno (anillo de bombeo) dentro del sello mecánico.
El espacio de gas por encima del fluido amortiguador en el reservorio se ventea a la presión atmosférica típicamente a través de un sistema de recuperación de gases o “Flare”.
Sistemas No Presurizados con Fluido
Amortiguador
Sistemas no presurizados con fluido amortiguador (continuación)
El reservorio se puede instrumentar para medir el nivel de líquido y la presión en el reservorio.
Los puertos están instalados en el depósito para facilitar las actividades de mantenimiento tales como inspección y limpieza o rellenado y drenaje del fluido amortiguador. El enfriamiento se proporciona en forma de un intercambiador de calor interno.
Amortiguador
Líneas de circulación
Venteo
Placa Orificio
Reservorio
Sello Mecánico
Intercambiador de calor
Esquema simplificado del plan API 52
Sistemas de Fluido de Barrera Presurizados
Sistemas presurizados usando líquido de barrera.
Los sistemas de sello doble presurizado contienen los mismos componentes esenciales que un sistema no presurizado. Estos contienen:
▪ Un suministro almacenado de fluido de barrera,
▪ Un medio para disipar el calor absorbido por los fluidos barrera,
▪ Instrumentación para monitorear el rendimiento del sistema,
▪ Tubería interconectada para transportar el fluido de barrera desde el sello mecánico al intercambiador de calor y finalmente
▪ Un medio para presurizar el fluido barrera.
Hay 4 métodos empleados para presurizar el fluido barrera:
API Plan 53A
Plan 53A
Un gas a presión en el reservorio presuriza el liquido de barrera.
Usualmente se utiliza nitrógeno y la presión es controlada a través de un regulador de presión. El fluido de barrera esta en contacto con el gas presurizado.
Suministro de Gas Presurizado
Gas Presurizado
Fluido de Barrera
Sistema de circulación
Regulador de presión
Sello Mecánico
Reservorio
Intercambiador de calor
Esquema simplificado del plan 53A
API Plan 53B
Plan 53B
La Vejiga cargada con el gas. El fluido de barrera es quien comprime el gas que se encuentra contenido en la vejiga A medida que se agrega fluido de barrera se incrementa la presión del sistema. La vejiga evita el contacto directo del gas con el fluido de barrera.
Gas Presurizado
Fluido de
Sistema de circulación
Intercambiador de calor
Esquema simplificado del plan
Acumulador
Barrera
Sello Mecánico
API Plan 53C
Plan 53C
A pressure amplifying piston uses pressure from within the pump (typically the seal chamber) to amplify the barrier pressure by the ratio of the area on each side of the piston. The barrier fluid is not exposed to any pressurized gas in this arrangement
Simplified schematic of an API Plan 53C system
Plan 54
Un sistema externo se usa para presurizar el fluido barrera y hacer circular el sistema de barrera. Un sistema plan 54 puede clasificarse básicamente en dos grupos: sistemas de circuito cerrado donde el fluido barrera se almacena en un reservorio de gran capacidad y las bombas se utilizan para presurizar y hacer circular el fluido de barrera, y sistemas de circuito abierto donde se usa un fluido de proceso compatible como barrera que circula a través del sello mecánico y luego regresa a otro punto aguas abajo en el proceso.
Sistema de circulación
Válvulas reguladores de flujo y presión
Intercambiador de calor
de Circulación
Esquema simplificado del plan 54 (Circuito Cerrado)
Bomba
Bombas
Reservorio
Sello Mecánico
Plan 55
Plan API 55
Un sistema externo utilizado para proporcionar circulación de fluido buffer (amortiguador) sin presión (una presión menor que la presión de la cámara de sellado). Un sistema Plan API 55 se puede clasificar en términos generales en dos grupos. Primero, sistemas de circuito cerrado donde el fluido buffer se almacena en un depósito grande y se usa una bomba para hacer circular este mismo fluido buffer. Segundo, sistemas de circuito abierto donde se usa una corriente del proceso compatible como fluido amortiguador y circula a través del sello mecánico y luego regresa a otro punto mas abajo en el proceso.
Intercambiador de calor
Esquema simplificado del plan 55 (Circuito Cerrado)
Bomba
Válvulas reguladoras de flujo y presión
Bombas de Circulación
Reservorio
Sistema de circulación
Sello Mecánico
Características De Los Fluidos de Barrera/Amortiguadores
Características mas importante de los fluidos de barrera/amortiguadores.
Existen muchas propiedades críticas en los fluidos de barrera y amortiguador que deben considerarse al hacer una selección. Un fluido de barrera to amortiguador tendrá las siguientes propiedades :
▪ Seguro para su uso y almacenamiento.
▪ No es VOC, VHAP u otro químico
▪ regulado.
▪ No es inflamable
▪ Buena lubricidad
▪ Buenas propiedades de
▪ transferencia de calor
▪ Compatible con el fluido de proceso
▪ Compatible con los materiales del sello
▪ Buenas cualidades de flujo a las temperaturas de operación.
▪ Permanecer estable a temperaturas ambientales.
▪ Que no genere espuma cuando se presuriza.
▪ Baja solubilidad con el gas.
▪ Económico.
Fluidos de barrera/amortiguadores típicos.
Fluidos de barrera/amortiguadores típicos.
Los fluidos que tienen características adecuadas para su uso como barrera y amortiguadores pueden ser agrupados en los siguientes grupos:
▪ Agua y soluciones de Glycol
▪ Alcoholes.
▪ Diésel o Kerosene.
▪ Aceites hidráulicos y lubricantes con base de petróleo.
▪ Aceites hidráulicos sintéticos.
▪ Fluidos de transferencia de calor.
Propiedades de los fluidos de barrera/ Amortiguadores.
Tipo
Resumen
El liquido de barrera/amortiguador necesita mover la energía térmica del sello mecánico al intercambiador de calor sin degradar sus propiedades.
Debe tener una buena compatibilidad con el fluido del proceso y los componentes del sello mientras que proporciona una buena lubricación a las caras del sello mecánico.
La selección correcta de fluido de barrera/amortiguador ayudará a lograr estos objetivos y maximizar la confiabilidad del sistema de sellado de doble.
