La guida completa all'installazione e allo smontaggio delle tenute meccaniche

Astratto

Le tenute meccaniche sono componenti essenziali nei macchinari rotanti, in quanto fungono da barriera primaria per prevenire perdite di fluido tra parti fisse e rotanti. Una corretta installazione e smontaggio determinano direttamente le prestazioni della tenuta, la sua durata e l'affidabilità complessiva dell'apparecchiatura. Questa guida fornisce una panoramica dettagliata e passo dopo passo dell'intero processo, dalla preparazione pre-operativa e dalla selezione degli utensili ai test post-installazione e all'ispezione post-smontaggio. Illustra le sfide più comuni, i protocolli di sicurezza e le migliori pratiche per garantire la funzionalità ottimale della tenuta, ridurre i costi di manutenzione e minimizzare i tempi di fermo. Con un'attenzione particolare alla precisione tecnica e alla praticità, questo documento è destinato a ingegneri di manutenzione, tecnici e professionisti che lavorano in settori come il petrolio e il gas, l'industria chimica, il trattamento delle acque e la produzione di energia.

1. Introduzione

Tenute meccanicheHanno sostituito le tradizionali tenute a baderna nella maggior parte delle moderne apparecchiature rotanti (ad esempio pompe, compressori, miscelatori) grazie al loro superiore controllo delle perdite, al minore attrito e alla maggiore durata. A differenza delle tenute a baderna, che si basano su un materiale intrecciato compresso per creare una tenuta, le tenute meccaniche utilizzano due facce piane rettificate di precisione, una fissa (fissata all'alloggiamento dell'apparecchiatura) e una rotante (fissata all'albero), che scorrono l'una contro l'altra per impedire la fuoriuscita di fluido. Tuttavia, le prestazioni di una tenuta meccanica dipendono in larga misura dalla corretta installazione e da uno smontaggio accurato. Anche errori minori, come il disallineamento delle facce di tenuta o l'applicazione impropria della coppia, possono portare a guasti prematuri, perdite costose e rischi ambientali.

 

Questa guida è strutturata per coprire ogni fase del ciclo di vita di una tenuta meccanica, con particolare attenzione all'installazione e allo smontaggio. Inizia con la preparazione pre-installazione, che include l'ispezione delle apparecchiature, la verifica dei materiali e la configurazione degli utensili. Le sezioni successive descrivono dettagliatamente le procedure di installazione passo dopo passo per diverse tipologie di tenute meccaniche (ad esempio, tenute a molla singola, a molla multipla, tenute a cartuccia), seguite da test e validazioni post-installazione. La sezione sullo smontaggio illustra le tecniche di rimozione in sicurezza, l'ispezione dei componenti per verificare la presenza di usura o danni e le linee guida per il rimontaggio o la sostituzione. Inoltre, la guida affronta considerazioni sulla sicurezza, la risoluzione dei problemi più comuni e le migliori pratiche di manutenzione per prolungare la durata della tenuta.

2. Preparazione pre-installazione

 

La preparazione pre-installazione è fondamentale per il buon funzionamento di una tenuta meccanica. Affrettare questa fase o trascurare controlli critici spesso si traduce in errori evitabili e guasti alla tenuta. I seguenti passaggi illustrano le attività chiave da completare prima di iniziare il processo di installazione.

2.1 Verifica delle apparecchiature e dei componenti

 

Prima di iniziare qualsiasi lavoro, è essenziale verificare che tutte le attrezzature e i componenti soddisfino le specifiche richieste e siano in buone condizioni. Ciò include:

 

  • Controllo della compatibilità della tenuta: verificare che la tenuta meccanica sia compatibile con il fluido da trattare (ad esempio, temperatura, pressione, composizione chimica), il modello dell'apparecchiatura e le dimensioni dell'albero. Fare riferimento alla scheda tecnica o al manuale tecnico del produttore per assicurarsi che il design della tenuta (ad esempio, materiale elastomerico, materiale della superficie) corrisponda ai requisiti dell'applicazione. Ad esempio, una tenuta destinata al servizio idrico potrebbe non resistere alle alte temperature e alla corrosione chimica di un fluido a base di petrolio.
  • Ispezione dei componenti: esaminare tutti i componenti della tenuta (faccia fissa, faccia rotante, molle, elastomeri, O-ring, guarnizioni e componenti hardware) per individuare eventuali danni, usura o difetti. Verificare la presenza di crepe, scheggiature o graffi sulle facce della tenuta: anche piccole imperfezioni possono causare perdite. Ispezionare gli elastomeri (ad esempio nitrile, Viton, EPDM) per verificarne durezza, flessibilità e segni di invecchiamento (ad esempio fragilità, rigonfiamento), poiché gli elastomeri degradati non possono garantire una tenuta efficace. Assicurarsi che le molle siano prive di ruggine, deformazioni o affaticamento, poiché mantengono la necessaria pressione di contatto tra le facce della tenuta.
  • Ispezione di albero e alloggiamento: ispezionare l'albero (o il manicotto) e l'alloggiamento dell'apparecchiatura per verificare la presenza di danni che potrebbero compromettere l'allineamento o la sede della tenuta. Verificare l'albero per eccentricità, ovalizzazione o difetti superficiali (ad esempio graffi, scanalature) nell'area in cui verrà montato il componente di tenuta rotante. La superficie dell'albero deve avere una finitura liscia (tipicamente Ra 0,2–0,8 μm) per prevenire danni all'elastomero e garantire una tenuta adeguata. Ispezionare il foro dell'alloggiamento per verificare la presenza di usura, disallineamento o detriti e verificare che la sede della tenuta fissa (se integrata nell'alloggiamento) sia piana e priva di danni.
  • Verifica dimensionale: utilizzare strumenti di misurazione di precisione (ad esempio, calibri, micrometri, comparatori) per confermare le dimensioni chiave. Misurare il diametro dell'albero per assicurarsi che corrisponda al diametro interno della tenuta e confrontare il diametro del foro dell'alloggiamento con il diametro esterno della tenuta. Verificare la distanza tra la spalla dell'albero e la superficie dell'alloggiamento per garantire che la tenuta venga installata alla profondità corretta.

2.2 Preparazione degli utensili

 

L'utilizzo degli utensili corretti è fondamentale per evitare di danneggiare i componenti durante l'installazione. Per l'installazione delle tenute meccaniche sono generalmente necessari i seguenti utensili:

 

  • Strumenti di misura di precisione: calibri (digitali o a corsoio), micrometri, comparatori a quadrante (per controlli di allineamento) e misuratori di profondità per verificare dimensioni e allineamento.
  • Attrezzi dinamometrici: chiavi dinamometriche (manuali o digitali) calibrate secondo le specifiche del produttore per applicare la coppia corretta a bulloni e dispositivi di fissaggio. Una coppia eccessiva può danneggiare gli elastomeri o deformare i componenti delle guarnizioni, mentre una coppia insufficiente può causare allentamenti e perdite.
  • Strumenti di installazione: manicotti di installazione delle guarnizioni (per proteggere gli elastomeri e le superfici di tenuta durante il montaggio), rivestimenti dell'albero (per evitare graffi sull'albero) e martelli con superficie morbida (ad esempio in gomma o ottone) per fissare i componenti in posizione senza danneggiarli.
  • Strumenti di pulizia: panni privi di lanugine, spazzole non abrasive e solventi detergenti compatibili (ad esempio, alcol isopropilico, acquaragia) per pulire i componenti e la superficie dell'apparecchiatura. Evitare l'uso di solventi aggressivi che possono degradare gli elastomeri.
  • Dispositivi di sicurezza: occhiali di sicurezza, guanti (resistenti alle sostanze chimiche se si maneggiano fluidi pericolosi), protezioni acustiche (se si lavora con attrezzature rumorose) e una visiera (per applicazioni ad alta pressione).

2.3 Preparazione dell'area di lavoro

 

Un'area di lavoro pulita e organizzata riduce al minimo il rischio di contaminazione, una delle principali cause di guasti alle guarnizioni. Seguire questi passaggi per preparare l'area di lavoro:

 

  • Pulire l'ambiente circostante: rimuovere detriti, polvere e altri contaminanti dall'area di lavoro. Coprire le attrezzature vicine per evitare danni o contaminazioni.
  • Predisporre un banco da lavoro: utilizzare un banco da lavoro pulito e piano per assemblare i componenti della guarnizione. Posizionare un panno privo di lanugine o un tappetino di gomma sul banco da lavoro per proteggere le superfici della guarnizione dai graffi.
  • Etichettare i componenti: se la guarnizione viene smontata (ad esempio, per ispezione), etichettare ciascun componente per garantirne il corretto riassemblaggio. Utilizzare piccoli contenitori o sacchetti per conservare i componenti di piccole dimensioni (ad esempio, molle, O-ring) ed evitare di perderli.
  • Esaminare la documentazione: tenere a portata di mano il manuale di installazione del produttore, i disegni delle apparecchiature e le schede di sicurezza (SDS). Familiarizzare con le fasi specifiche del modello di tenuta da installare, poiché le procedure possono variare da un produttore all'altro.

3. Installazione passo passo delle tenute meccaniche

 

La procedura di installazione varia leggermente a seconda del tipo di tenuta meccanica (ad esempio, a molla singola, a più molle, a cartuccia). Tuttavia, i principi fondamentali (allineamento, pulizia e corretta applicazione della coppia) rimangono invariati. Questa sezione descrive la procedura di installazione generale, con note specifiche per i diversi tipi di tenuta.

3.1 Procedura di installazione generale (guarnizioni non a cartuccia)

 

Le guarnizioni non a cartuccia sono costituite da componenti separati (faccia rotante, faccia fissa, molle, elastomeri) che devono essere installati singolarmente. Per l'installazione, seguire questi passaggi:

3.1.1 Preparazione dell'albero e dell'alloggiamento

 

  1. Pulizia dell'albero e dell'alloggiamento: utilizzare un panno privo di lanugine e un solvente compatibile per pulire l'albero (o il manicotto) e il foro dell'alloggiamento. Rimuovere eventuali residui di vecchie guarnizioni, ruggine o detriti. Per i residui più ostinati, utilizzare una spazzola non abrasiva: evitare l'uso di carta vetrata o spazzole metalliche, poiché possono graffiare la superficie dell'albero.
  2. Ispezionare l'albero e l'alloggiamento per eventuali difetti non rilevati durante la preinstallazione. Se l'albero presenta piccoli graffi, utilizzare carta vetrata a grana fine (400-600) per lucidare la superficie, lavorando nel senso di rotazione dell'albero. Per graffi più profondi o eccentricità, sostituire l'albero o installare una bussola per albero.
  3. Applicare lubrificante (se necessario): applicare un sottile strato di lubrificante compatibile (ad esempio, olio minerale, grasso siliconico) sulla superficie dell'albero e sul foro interno del componente rotante della tenuta. Ciò riduce l'attrito durante l'installazione e previene danni agli elastomeri. Assicurarsi che il lubrificante sia compatibile con il fluido da trattare: ad esempio, evitare di utilizzare lubrificanti a base di olio con fluidi idrosolubili.

3.1.2 Installazione del componente di tenuta stazionario

 

Il componente di tenuta stazionario (faccia stazionaria + sede stazionaria) è solitamente montato nell'alloggiamento dell'apparecchiatura. Seguire questi passaggi:

 

  1. Preparazione della sede fissa: ispezionare la sede fissa per verificare che non sia danneggiata e pulirla con un panno privo di lanugine. Se la sede è dotata di O-ring o guarnizione, applicare un sottile strato di lubrificante sull'O-ring per facilitarne l'installazione.
  2. Inserisci ilSedile fissonell'alloggiamento: inserire con cautela la sede fissa nel foro dell'alloggiamento, assicurandosi che sia allineata correttamente. Utilizzare un martello a faccia morbida per battere la sede in posizione fino a quando non è completamente appoggiata contro la spalla dell'alloggiamento. Non applicare una forza eccessiva, poiché ciò potrebbe rompere la faccia fissa.
  3. Fissare la sede fissa (se necessario): alcune sedi fisse sono tenute in posizione da un anello di sicurezza, bulloni o una piastra premistoppa. Se si utilizzano bulloni, applicare la coppia corretta (secondo le specifiche del produttore) in modo incrociato per garantire una pressione uniforme. Non serrare eccessivamente, poiché ciò potrebbe deformare la sede o danneggiare l'O-ring.

3.1.3 Installazione del componente di tenuta rotante

 

Il componente di tenuta rotante (faccia rotante + manicotto dell'albero + molle) viene montato sull'albero dell'apparecchiatura. Seguire questi passaggi:

 

  1. Assemblare il componente rotante: se il componente rotante non è preassemblato, fissare la superficie rotante al manicotto dell'albero utilizzando la bulloneria fornita (ad esempio, viti di fissaggio, dadi di bloccaggio). Assicurarsi che la superficie rotante sia allineata in piano contro il manicotto e serrata saldamente. Installare le molle (singole o multimolla) sul manicotto, assicurandosi che siano posizionate correttamente (secondo lo schema del produttore) per mantenere una pressione uniforme sulla superficie rotante.
  2. Installare il componente rotante sull'albero: far scorrere il componente rotante sull'albero, assicurandosi che la superficie rotante sia parallela a quella fissa. Utilizzare una bussola di installazione della tenuta per proteggere gli elastomeri (ad esempio, O-ring sulla bussola) e la superficie rotante da graffi durante l'installazione. Se l'albero ha una sede per chiavetta, allineare la sede per chiavetta sulla bussola con la chiavetta dell'albero per garantire una rotazione corretta.
  3. Fissare il componente rotante: una volta che il componente rotante è nella posizione corretta (in genere contro una spalla dell'albero o un anello di sicurezza), fissarlo utilizzando viti di fissaggio o un controdado. Serrare le viti di fissaggio in sequenza incrociata, applicando la coppia specificata dal produttore. Evitare di serrare eccessivamente, poiché ciò potrebbe deformare il manicotto o danneggiare la superficie rotante.

3.1.4 Installazione della piastra di tenuta e controlli finali

 

  1. Preparazione della piastra passacavi: ispezionare la piastra passacavi per verificare la presenza di danni e pulirla accuratamente. Se la piastra passacavi presenta O-ring o guarnizioni, sostituirli con guarnizioni nuove (secondo le raccomandazioni del produttore) e applicare un sottile strato di lubrificante per garantire una tenuta ottimale.
  2. Montare la piastra premistoppa: posizionare la piastra premistoppa sui componenti della tenuta, assicurandosi che sia allineata con i bulloni dell'alloggiamento. Inserire i bulloni e serrarli manualmente per tenere in posizione la piastra premistoppa.
  3. Allineamento della piastra premistoppa: utilizzare un comparatore a quadrante per verificare l'allineamento della piastra premistoppa con l'albero. L'eccentricità deve essere inferiore a 0,05 mm (0,002 pollici) nel foro della piastra premistoppa. Regolare i bulloni secondo necessità per correggere il disallineamento.
  4. Serrare i bulloni della piastra premistoppa: utilizzando una chiave dinamometrica, serrare i bulloni della piastra premistoppa in sequenza incrociata alla coppia specificata dal produttore. Ciò garantisce una pressione uniforme sulle superfici di tenuta e previene disallineamenti. Ricontrollare la scentratura dopo il serraggio per confermare l'allineamento.
  5. Ispezione finale: ispezionare visivamente tutti i componenti per assicurarsi che siano installati correttamente. Verificare la presenza di spazi tra la piastra di tenuta e l'alloggiamento e verificare che il componente rotante si muova liberamente con l'albero (senza inceppamenti o attriti).

3.2 Installazione delle guarnizioni della cartuccia

 

Le tenute a cartuccia sono unità preassemblate che includono la superficie rotante, la superficie fissa, le molle, gli elastomeri e la piastra premistoppa. Sono progettate per semplificare l'installazione e ridurre il rischio di errore umano. La procedura di installazione per le tenute a cartuccia è la seguente:

3.2.1 Controllo pre-installazione delGuarnizione a cartuccia

 

  1. Ispezionare l'unità cartuccia: rimuovere il sigillo della cartuccia dalla confezione e ispezionarlo per verificare che non abbia subito danni durante il trasporto. Controllare che le superfici di tenuta non presentino graffi o scheggiature e verificare che tutti i componenti (molle, O-ring) siano intatti e posizionati correttamente.
  2. Verifica della compatibilità: confermare che la guarnizione a cartuccia sia compatibile con le dimensioni dell'albero dell'apparecchiatura, il foro dell'alloggiamento e i parametri dell'applicazione (temperatura, pressione, tipo di fluido) incrociando il codice articolo del produttore con le specifiche dell'apparecchiatura.
  3. Pulizia della guarnizione della cartuccia: pulire la guarnizione della cartuccia con un panno privo di lanugine per rimuovere polvere o detriti. Non smontare l'unità cartuccia se non diversamente specificato dal produttore: lo smontaggio può compromettere l'allineamento preimpostato delle superfici di tenuta.

3.2.2 Preparazione dell'albero e dell'alloggiamento

 

  1. Pulizia e ispezione dell'albero: seguire gli stessi passaggi della Sezione 3.1.1 per pulire l'albero e ispezionarlo per verificare la presenza di danni. Assicurarsi che la superficie dell'albero sia liscia e priva di graffi o ruggine.
  2. Installare il manicotto dell'albero (se necessario): alcune tenute a cartuccia richiedono un manicotto dell'albero separato. Se applicabile, far scorrere il manicotto sull'albero, allinearlo con la sede per chiavetta (se presente) e fissarlo con viti di fissaggio o un dado di bloccaggio. Serrare la bulloneria secondo le specifiche di coppia del produttore.
  3. Pulizia del foro dell'alloggiamento: pulire il foro dell'alloggiamento per rimuovere eventuali residui di vecchie guarnizioni o detriti. Ispezionare il foro per verificare la presenza di usura o disallineamento. Se il foro è danneggiato, riparare o sostituire l'alloggiamento prima di procedere.

3.2.3 Installazione della guarnizione della cartuccia

 

  1. Posizionare la guarnizione della cartuccia: allineare la guarnizione della cartuccia con il foro dell'alloggiamento e l'albero. Assicurarsi che la flangia di montaggio della cartuccia sia allineata con i fori dei bulloni dell'alloggiamento.
  2. Inserire la guarnizione della cartuccia in posizione: inserire con cautela la guarnizione della cartuccia nel foro dell'alloggiamento, assicurandosi che il componente rotante (fissato all'albero) si muova liberamente. Se la cartuccia è dotata di un dispositivo di centraggio (ad esempio, un perno guida o una boccola), assicurarsi che si innesti con l'alloggiamento per mantenere l'allineamento.
  3. Fissare la flangia della cartuccia: inserire i bulloni di montaggio attraverso la flangia della cartuccia e nell'alloggiamento. Serrare manualmente i bulloni per tenere la cartuccia in posizione.
  4. Allineamento della guarnizione della cartuccia: utilizzare un comparatore a quadrante per verificare l'allineamento della guarnizione della cartuccia con l'albero. Misurare l'eccentricità del componente rotante: l'eccentricità deve essere inferiore a 0,05 mm (0,002 pollici). Se necessario, regolare i bulloni di montaggio per correggere il disallineamento.
  5. Serrare i bulloni di montaggio: serrare i bulloni di montaggio in sequenza incrociata alla coppia di serraggio specificata dal produttore. Questo fissa la cartuccia in posizione e garantisce il corretto allineamento delle superfici di tenuta.
  6. Rimuovere gli ausili di installazione: molte tenute a cartuccia includono ausili di installazione temporanei (ad esempio, perni di bloccaggio, coperture protettive) per mantenere le superfici di tenuta in posizione durante la spedizione e l'installazione. Rimuovere questi ausili solo dopo che la cartuccia è completamente fissata all'alloggiamento: rimuoverli troppo presto può disallineare le superfici di tenuta.

3.3 Test e convalida post-installazione

 

Dopo aver installato la tenuta meccanica, è fondamentale testarla per verificarne il corretto funzionamento e l'assenza di perdite. Prima di mettere in funzione l'apparecchiatura, è necessario eseguire i seguenti test:

3.3.1 Prova di tenuta statica

 

La prova di tenuta statica verifica la presenza di perdite quando l'attrezzatura non è in funzione (l'albero è fermo). Seguire questi passaggi:

 

  1. Pressurizzare l'apparecchiatura: riempire l'apparecchiatura con il fluido di processo (o un fluido di prova compatibile, come l'acqua) e pressurizzarla fino alla normale pressione di esercizio. Se si utilizza un fluido di prova, assicurarsi che sia compatibile con i materiali di tenuta.
  2. Monitoraggio delle perdite: ispezionare visivamente l'area di tenuta per individuare eventuali perdite. Controllare l'interfaccia tra la piastra premistoppa e l'alloggiamento, l'albero e il componente rotante e le superfici di tenuta. Utilizzare un pezzo di carta assorbente per verificare la presenza di piccole perdite che potrebbero non essere visibili a occhio nudo.
  3. Valutare la portata di perdita: la portata di perdita accettabile dipende dall'applicazione e dagli standard industriali. Per la maggior parte delle applicazioni industriali, è accettabile una portata di perdita inferiore a 5 gocce al minuto. Se la portata di perdita supera il limite accettabile, spegnere l'apparecchiatura, depressurizzarla e ispezionare la tenuta per verificare la presenza di disallineamenti, componenti danneggiati o installazione non corretta.

3.3.2 Test di tenuta dinamica

 

Il test di tenuta dinamico verifica la presenza di perdite quando l'apparecchiatura è in funzione (l'albero è in rotazione). Seguire questi passaggi:

 

  1. Avviare l'apparecchiatura: avviare l'apparecchiatura e lasciarla raggiungere la normale velocità e temperatura di esercizio. Monitorare l'apparecchiatura per individuare rumori o vibrazioni insoliti, che potrebbero indicare un disallineamento o un inceppamento della guarnizione.
  2. Monitoraggio delle perdite: ispezionare visivamente l'area di tenuta per individuare eventuali perdite mentre l'apparecchiatura è in funzione. Verificare che le superfici di tenuta non siano eccessivamente calde: il surriscaldamento può indicare una lubrificazione insufficiente o un disallineamento delle superfici di tenuta.
  3. Controllo di pressione e temperatura: monitorare la pressione e la temperatura di processo per assicurarsi che rimangano entro i limiti operativi della tenuta. Se la pressione o la temperatura superano l'intervallo specificato, spegnere l'apparecchiatura e regolare i parametri di processo prima di continuare il test.
  4. Avviare l'apparecchiatura per un periodo di prova: far funzionare l'apparecchiatura per un periodo di prova (in genere da 30 minuti a 2 ore) per garantire la stabilizzazione della tenuta. Durante questo periodo, controllare periodicamente eventuali perdite, rumorosità e temperatura. Se non vengono rilevate perdite e l'apparecchiatura funziona correttamente, l'installazione della tenuta è avvenuta correttamente.

3.3.3 Aggiustamenti finali (se necessari)

 

Se durante il test vengono rilevate delle perdite, seguire questi passaggi per la risoluzione dei problemi:

 

  • Controllare la coppia di serraggio: verificare che tutti i bulloni (piastra premistoppa, componente rotante, sede fissa) siano serrati secondo le specifiche del produttore. Bulloni allentati possono causare disallineamenti e perdite.
  • Controllare l'allineamento: ricontrollare l'allineamento delle superfici di tenuta e della piastra premistoppa utilizzando un comparatore. Correggere eventuali disallineamenti regolando i bulloni.
  • Controllare le superfici di tenuta: se le perdite persistono, spegnere l'apparecchiatura, depressurizzarla e rimuovere la tenuta per ispezionare le superfici. Se le superfici sono danneggiate (graffiate, scheggiate), sostituirle con superfici nuove.
  • Ispezionare gli elastomeri: controllare che gli O-ring e le guarnizioni non siano danneggiati o disallineati.
Data di pubblicazione: 12 settembre 2025