Le sfide che le industrie di processo devono affrontare sono cambiate, sebbene continuino a pompare fluidi, alcuni pericolosi o tossici. Sicurezza e affidabilità rimangono di primaria importanza. Tuttavia, gli operatori aumentano velocità, pressioni, portate e persino la severità delle caratteristiche dei fluidi (temperatura, concentrazione, viscosità, ecc.) durante l'elaborazione di numerose operazioni batch. Per gli operatori di raffinerie di petrolio, impianti di trattamento del gas e impianti petrolchimici e chimici, sicurezza significa controllare e prevenire la perdita o l'esposizione ai fluidi pompati. Affidabilità significa pompe che funzionano in modo efficiente ed economico, con una minore manutenzione richiesta.
Una tenuta meccanica progettata correttamente garantisce all'operatore prestazioni durature, sicure e affidabili, grazie a una tecnologia collaudata. Tra le molteplici apparecchiature rotanti e una miriade di componenti, le tenute meccaniche hanno dimostrato di funzionare in modo affidabile nella maggior parte delle condizioni operative.
POMPE E GUARNIZIONI: UNA BUONA ADATTABILITÀ
È difficile credere che siano passati quasi 30 anni da quando la tecnologia delle pompe senza tenuta è stata ampiamente promossa nell'industria di processo. La nuova tecnologia è stata pubblicizzata come la soluzione a tutti i problemi e ai limiti percepiti delle tenute meccaniche. Alcuni hanno suggerito che questa alternativa avrebbe eliminato completamente l'uso delle tenute meccaniche.
Tuttavia, poco tempo dopo questa promozione, gli utenti finali hanno scoperto che le tenute meccaniche potevano soddisfare o addirittura superare i requisiti di legge in materia di perdite e contenimento. Inoltre, i produttori di pompe hanno supportato la tecnologia fornendo camere di tenuta aggiornate per sostituire le vecchie "scatole premistoppa" di tenuta a compressione.
Le camere di tenuta odierne sono progettate specificamente per le tenute meccaniche, consentendo una tecnologia più robusta in una piattaforma a cartuccia, garantendo un'installazione più semplice e creando un ambiente che consente alle tenute di funzionare al massimo del loro potenziale.
PROGETTAZIONE AVANZATA
A metà degli anni '80, le nuove normative ambientali costrinsero l'industria a considerare non solo il contenimento e le emissioni, ma anche l'affidabilità delle apparecchiature. Il tempo medio tra riparazioni (MTBR) per le tenute meccaniche in un impianto chimico era di circa 12 mesi. Oggi, l'MTBR medio è di 30 mesi. Attualmente, l'industria petrolifera, soggetta ad alcuni dei livelli di emissione più severi, ha un MTBR medio di oltre 60 mesi.
Le tenute meccaniche hanno mantenuto la loro reputazione dimostrando la capacità di soddisfare e persino superare i requisiti della migliore tecnologia di controllo disponibile (BACT). Inoltre, lo hanno fatto pur rimanendo una tecnologia economica ed efficiente dal punto di vista energetico, in grado di soddisfare le normative sulle emissioni e sull'ambiente.
I programmi informatici consentono di modellare e prototipare le guarnizioni prima della produzione, per verificare come gestiranno specifiche condizioni operative prima dell'installazione sul campo. Le capacità di progettazione nella produzione di guarnizioni e la tecnologia dei materiali per le superfici di tenuta hanno raggiunto un livello tale da consentirne lo sviluppo per un adattamento preciso a un'applicazione di processo.
Gli attuali programmi e tecnologie di modellazione computerizzata consentono l'utilizzo di programmi di revisione progettuale 3D, analisi agli elementi finiti (FEA), fluidodinamica computazionale (CFD), analisi di corpo rigido e diagnostica tramite termografia, che in passato non erano facilmente disponibili o erano troppo costosi per un utilizzo frequente con i precedenti metodi di progettazione 2D. Questi progressi nelle tecniche di modellazione hanno contribuito ad aumentare l'affidabilità progettuale delle tenute meccaniche.
Questi programmi e tecnologie hanno aperto la strada alla progettazione di tenute a cartuccia standard con componenti molto più robusti. Tra queste, l'eliminazione di molle e O-ring dinamici dal fluido di processo e la scelta della tecnologia dello statore flessibile come design preferenziale.
CAPACITÀ DI TEST DI PROGETTAZIONE PERSONALIZZATA
L'introduzione delle guarnizioni a cartuccia standard ha contribuito in modo significativo a una maggiore affidabilità del sistema di tenuta grazie alla loro robustezza e facilità di installazione. Questa robustezza consente di utilizzare il sistema in una gamma più ampia di condizioni applicative, garantendo prestazioni affidabili.
Inoltre, la progettazione e la fabbricazione più rapide di sistemi di tenuta personalizzati hanno consentito una "messa a punto precisa" per i diversi requisiti di funzionamento delle pompe. La personalizzazione può essere introdotta modificando la tenuta stessa o, più facilmente, tramite componenti ausiliari del sistema, come un piano di tubazioni. La capacità di controllare l'ambiente di tenuta in diverse condizioni operative tramite un sistema di supporto o un piano di tubazioni è fondamentale per le prestazioni e l'affidabilità della tenuta.
Si è verificata anche una naturale evoluzione, con un numero maggiore di pompe progettate su misura, con una corrispondente tenuta meccanica personalizzata. Oggi, una tenuta meccanica può essere progettata e testata rapidamente per qualsiasi tipo di condizione di processo o caratteristica della pompa. Le superfici di tenuta, i parametri dimensionali della camera di tenuta e il modo in cui la tenuta si inserisce nella camera di tenuta possono essere progettati e realizzati su misura per un'ampia gamma di applicazioni. L'aggiornamento di standard come lo Standard 682 dell'American Petroleum Institute (API) ha inoltre favorito una maggiore affidabilità delle tenute attraverso requisiti che ne convalidano la progettazione, i materiali e la funzionalità.
UNA VESTIBILITÀ PERSONALIZZATA
L'industria delle tenute si scontra quotidianamente con la mercificazione della tecnologia di tenuta. Troppi acquirenti pensano che "una tenuta è una tenuta è una tenuta". Le pompe standard spesso utilizzano la stessa tenuta di base. Tuttavia, quando installate e applicate a specifiche condizioni di processo, spesso viene implementata una qualche forma di personalizzazione del sistema di tenuta per ottenere l'affidabilità richiesta in quelle specifiche condizioni operative e in quel particolare processo chimico.
Anche con lo stesso design standard della cartuccia, esiste un'ampia gamma di possibilità di personalizzazione, dalla selezione dei materiali dei componenti al progetto delle tubazioni utilizzato. Le indicazioni del produttore della tenuta sulla selezione dei componenti del sistema di tenuta sono fondamentali per raggiungere il livello di prestazioni e l'affidabilità complessiva desiderati. Questo tipo di personalizzazione può consentire alle tenute meccaniche di estendere il normale utilizzo fino a 30-60 mesi di MTBR anziché 24 mesi.
Con questo approccio, gli utenti finali possono essere certi di ricevere un sistema di tenuta progettato per la loro specifica applicazione, forma e funzione. Questa capacità fornisce all'utente finale le conoscenze necessarie sul funzionamento della pompa prima dell'installazione. Non è necessario fare supposizioni sul funzionamento della pompa o sulla sua idoneità all'applicazione.
DESIGN AFFIDABILE
Sebbene la maggior parte degli operatori di processo svolga le stesse funzioni, le applicazioni non sono le stesse. I processi si svolgono a velocità, temperature e viscosità diverse, con procedure operative e configurazioni di pompaggio diverse.
Nel corso degli anni, il settore delle tenute meccaniche ha introdotto innovazioni significative che hanno ridotto la sensibilità delle tenute alle diverse condizioni operative e ne hanno aumentato l'affidabilità. Ciò significa che, se un utente finale non dispone di strumenti di monitoraggio in grado di fornire avvisi relativi a vibrazioni, temperatura, carichi sui cuscinetti e sul motore, le tenute odierne, nella maggior parte dei casi, continueranno a svolgere le loro funzioni principali.
CONCLUSIONE
Grazie all'ingegneria affidabile, al miglioramento dei materiali, alla progettazione assistita da computer e a tecniche di produzione avanzate, le tenute meccaniche continuano a dimostrare il loro valore e la loro affidabilità. Nonostante i cambiamenti nei controlli delle emissioni e del contenimento, nonché nei limiti di sicurezza ed esposizione, le tenute meccaniche sono rimaste all'avanguardia rispetto ai requisiti più stringenti. Ecco perché le tenute meccaniche sono ancora la scelta preferita nelle industrie di processo.
Data di pubblicazione: 30 giugno 2022